So sánh hàm lượng polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa trong vỏ trắng các loại bưởi bằng các phương pháp trích ly khác nhau

Do đó, mục tiêu của đề tài này là so sánh hàm lượng polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa từ ba loại bưởi là Lông Cổ Cò, Da Xanh, Năm Roi bằng ba phương pháp trích ly hỗ trợ v

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SO SÁNH HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA

TRONG VỎ TRẮNG CÁC LOẠI BƯỞI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH

LY KHÁC NHAU

NGUYỄN LÊ HOÀNG

Tp.HCM, tháng 10 năm 2020

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



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SO SÁNH HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA

TRONG VỎ TRẮNG CÁC LOẠI BƯỞI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH

LY KHÁC NHAU

NGUYỄN LÊ HOÀNG BẠCH LONG GIANG

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)

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 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Tên Khóa luận:

Tiếng Việt: SO SÁNH HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA TRONG VỎ TRẮNG CÁC LOẠI BƯỞI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY KHÁC NHAU

Tiếng Anh: COMPARISON OF THE TOTAL POLYPHENOL, TOTAL FLAVONOID CONTENT AND ANTIOXIDANT ACTIVITY IN DIFFERENT KINDS OF ALBEDO

BY DIFFERENT EXTRACTION METHODS

Nhiệm vụ Khóa luận:

1 So sánh hàm lượng polyphenol tổng có trong vỏ bưởi Năm Roi, Da Xanh và Lông Cổ Cò khi trích ly siêu âm, vi sóng và soxhlet

2 So sánh hàm lượng flavonoid tổng có trong vỏ bưởi Năm Roi, Da Xanh và Lông Cổ Cò khi trích ly siêu âm, vi sóng và soxhlet

3 So sánh khả năng quét gốc tự do DPPH và ABTS của vỏ bưởi Năm Roi, Da Xanh và Lông Cổ Cò khi trích ly siêu âm, vi sóng và soxhlet

4 So sánh khả năng khử sắt của vỏ bưởi Năm Roi, Da Xanh và Lông Cổ Cò khi trích ly siêu âm, vi sóng và soxhlet

Ngày giao Khóa luận: 5/7/2020

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 5/10/2020

Họ tên cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Bạch Long Giang

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 PGS.TS Bạch Long Giang

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 PGS.TS Bạch Long Giang 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

Ngày nay các hợp chất chứa hoạt tính sinh học tự nhiên đã được sử dụng phổ biến

và được nghiên cứu rộng rãi vì các ứng dụng mà nó mang lại Tùy thuộc vào địa lý, sinh trưởng và cách chăm sóc, bưởi Lông Cồ Cò, Da Xanh và Năm Roi chứa các hoạt chất polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa khác nhau Do đó, mục tiêu của đề tài này là so sánh hàm lượng polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa từ ba loại bưởi là Lông Cổ Cò, Da Xanh, Năm Roi bằng ba phương pháp trích ly hỗ trợ vi sóng, trích ly hỗ trợ siêu âm và trích ly soxhlet để chọn ra được phương pháp trích ly, loại bưởi đạt hàm lượng các chất cao nhất Hàm lượng polyphenol tổng cao nhất được thu nhận ở bưởi Năm Roi khi trích ly hỗ trợ siêu âm với hàm lượng 13.75±0.03 mgGAE/g Hàm lượng flavonoid tổng cao nhất được thu nhận ở bưởi Lông Cổ Cò khi trích ly hỗ trợ vi sóng với hàm lượng 12.61±0.04 mgQUE/g Khả năng quét gốc DPPH cao nhất được thu nhận ở bưởi Da Xanh khi trích ly hỗ trợ siêu âm với hàm lượng 24.55±0.48%

và khả năng quét gốc ABTS cao nhất được thu nhận ở bưởi Lông Cổ Cò khi trích ly

hỗ trợ siêu âm với hàm lượng 95.79±1.06% Khả năng khử sắt FRAP cao nhất được thu nhận ở bưởi Năm Roi khi trích ly hỗ trợ vi sóng với hàm lượng 15.11±0.27 (mgVCE/g)

ABSTRACT

Polyphenols and flavonoids are the typical groups of antioxidant compounds that are commonly used in foods, pharmaceuticals and cosmetics Depending on geography, growth and care, Long Co Co, Da Xanh and Nam Roi pomelo contain different levels of polyphenols, flavonoids and antioxidant activity The objective of this study was to compare the total polyphenol, flavonoid contents and antioxidant activities in the albedo of three pomelo cultivars (Long Co Co, Da Xanh and Nam Roi) using different extraction methods such as microwave-assisted extraction, ultrasound-assisted extraction, and soxhlet extraction The highest total polyphenol, flavonoid content, percentage inhibition of DPPH, ABTS free radical, and FRAP antioxidant activities obtained in Nam Roi under ultrasound-assisted extraction, Long Co Co under microwave-assisted extraction, Da Xanh under ultrasound-assisted extraction, Long Co Co under ultrasound-assisted extraction, Nam Roi under microwave-assisted extraction were 13.75±0.03 mg GAE/g, 12.61±0.04 mg QUE/g, 24.55±0.48%, 95.79±1.06%, and 15.11±0.27 mgVCE/g, respectively

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 BƯỞI 3

1.1.1 Giới thiệu 3

1.1.2 Đặc điểm hình thái 5

1.1.3 Thành phần hóa học 7

1.1.4 Hoạt chất sinh học 9

1.1.5 Ứng dụng 9

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 10

1.3 POLYPHENOL 12

1.3.1 Giới thiệu 12

1.3.2 Đặc điểm 12

1.3.3 Ứng dụng 13

1.3.4 Các nghiên cứu về polyphenol 13

1.4 FLAVONOID 14

1.4.1 Giới thiệu 14

1.4.2 Đặc điểm 15

1.4.1 Ứng dụng 16

1.4.2 Các nghiên cứu về flavonoid 16

1.5 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 17

1.5.1 Định nghĩa trích ly 17

1.5.2 Trích ly bằng phương pháp thông thường 17

1.5.3 Trích ly bằng phương pháp soxhlet 17

1.5.4 Phương pháp trích ly hỗ trợ siêu âm 19

1.5.5 Phương pháp trích ly hỗ trợ vi sóng 21

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 NGUYÊN LIỆU 24

2.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ - HÓA CHẤT 25

2.2.1 Dụng cụ 25

2.2.2 Thiết bị 26

2.2.3 Hóa chất 29

2.3 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 30

2.3.1 Thời gian nghiên cứu 30

2.3.2 Địa điểm nghiên cứu 30

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.4.1 Quy trình công nghệ 30

2.4.2 Thuyết minh quy trình 31

2.4.3 Sơ đồ nghiên cứu 32

2.4.4 Bố trí thí nghiệm 32

2.5 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 35

2.5.1 Xác định hàm lượng polyphenol 35

2.5.2 Xác định hàm lượng flavanoid 35

2.5.3 Xác định khả năng quét gốc tự do DPPH 35

2.5.4 Xác định khả năng quét gốc tự do ABTS 36

2.5.5 Xác định khả năng khử sắt FRAP 36

2.6 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 36 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 SO SÁNH HÀM LƯỢNG POLYPHENOL TỔNG CÓ TRONG VỎ TRẮNG BƯỞI NĂM ROI, DA XANH VÀ LÔNG CỔ CÒ KHI TRÍCH LY SIÊU ÂM, VI SÓNG VÀ SOXHLET 38 3.2 SO SÁNH HÀM LƯỢNG FLAVONOID TỔNG CÓ TRONG VỎ TRẮNG BƯỞI NĂM ROI, DA XANH VÀ LÔNG CỔ CÒ KHI TRÍCH LY SIÊU ÂM, VI SÓNG VÀ SOXHLET 40

3.3 SO SÁNH KHẢ NĂNG QUÉT GỐC DPPH, ABTS CÓ TRONG VỎ TRẮNG BƯỞI NĂM ROI, DA XANH VÀ LÔNG CỔ CÒ KHI TRÍCH LY SIÊU ÂM, VI SÓNG VÀ SOXHLET 42

3.4 SO SÁNH KHẢ NĂNG KHỬ SẮT FRAP CÓ TRONG VỎ TRẮNG BƯỞI NĂM ROI, DA XANH VÀ LÔNG CỔ CÒ KHI TRÍCH LY SIÊU ÂM,

VI SÓNG VÀ SOXHLET 44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

GAE: Gallic Acid Equivalent

MAE: Trích ly hỗ trợ vi sóng

QUE: Quercetin Equivalent

UAE: Trích ly hỗ trợ siêu âm

VCE: Vitamin C Equivalent

SE: Trích ly soxhlet

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 (1) Lông Cổ Cò, (2) Da Xanh, (3) Năm Roi (Hien and Tung, 2006) 5

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của polyphenol (Xiao and Kai, 2012) 12

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của flavonoid (Azmir.J et al., 2013) 15

Hình 1.4 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 bưởi trắng 24

Hình 2.2 Bột vỏ trắng bưởi Lông Cổ Cò (1), Da Xanh (2), Năm Roi (3) 25

Hình 2.3 Bảng dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu 25

Hình 2.4 Bể siêu âm (Asonic Ultrasonic Cleaner Pro 60s) 26

Hình 2.5 Lò vi sóng Electrolux EMG20K38GWP 26

Hình 2.6 Bộ chiết soxhlet 27

Hình 2.7 Máy đo quang phổ Metash UV-9000S 27

Hình 2.8 Cân phân tích 4 số PA214 Ohaus 28

Hình 2.9 Tủ sấy thực phẩm 28

Hình 2.10 Cân phân tích độ ẩm MB90 Ohaus 29

Hình 2.11 Quy trình thu nhận dịch trích từ bột vỏ trắng bưởi 30

Hình 2.12 Sơ đồ nghiên cứu 32

Hình 3.1 Hàm lượng polyphenol tổng trong vỏ trắng bưởi Năm Roi, Da Xanh và Lông Cổ Cò khi trích ly siêu âm, vi sóng và soxhlet 38

Hình 3.2 Hàm lượng flavonoid tổng trong vỏ trắng bưởi Năm Roi, Da Xanh Và Lông Cổ Cò khi trích ly siêu âm, vi sóng và soxhlet 40

Hình 3.3 Khả năng quét gốc DPPH trong vỏ trắng bưởi Năm Roi, Da Xanh và Lông Cổ Cò khi trích ly siêu âm, vi sóng và soxhlet 42

Hình 3.4 Khả năng quét gốc ABTS trong vỏ trắng bưởi Năm Roi, Da Xanh và Lông Cổ

Cò khi trích ly siêu âm, vi sóng và soxhlet 43Hình 3.5 Khả năng khử sắt FRAP trong vỏ trắng bưởi Năm Roi, Da Xanh Và Lông Cổ

Cò khi trích ly vi sóng, siêu âm và soxhlet 45

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Đặc điểm hình thái của bưởi Lông Cổ Cò, Da Xanh và Năm Roi (Hien and

Tung, 2006) 6

Bảng 1.2 Thành phần hóa học trong 100g bưởi tươi (Fouad Abobatta, 2019) 7

Bảng 1.3 Thành phần hóa học cơ bản trong vỏ và hạt bưởi (Mahato et al 2018) 8

Bảng 2.1 Bảng hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 29

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, sự gia tăng nhu cầu về các hoạt chất sinh học tự nhiên có thể được sử dụng như các thành phần chức năng cho ngành công nghiệp thực phẩm đã dẫn đến việc tìm kiếm đầy đủ các nguồn thực vật tiềm năng mới Vỏ bưởi là phụ phẩm từ quả bưởi

trong quá trình chế biến, 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 bưởi thường ít được chế biến và 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 các hoạt chất như polyphenol, flavonoid và các hoạt tính chống oxy hóa, các hoạt chất này đã và đang được nghiên cứu rộng rãi vì hiệu quả mà chúng mang lại như chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn, chống vi rút, ngăn ngừa các bệnh thoái hóa thần kinh, tiểu đường, loãng xương và ung thư Trong thực phẩm còn góp phần vào vị đắng, màu sắc, hương vị, mùi và ổn định oxy hóa

Hơn nữa, các phương pháp trích ly hiện đại thường được sử dụng để thu nhận các hợp chất có hoạt tính sinh học tiềm năng này Hiện tại, các phương pháp trích ly tiên tiến và phổ biến như trích ly hỗ trợ vi sóng (MAE), trích ly hỗ trợ siêu âm (UAE) và trích ly soxhlet (SE) đang ngày càng trở nên quan trọng và được sử dụng rộng rãi để trích ly các hoạt chất sinh học mang lại hiệu suất cao

Việc sử dụng các phương pháp trích ly, các giống bưởi khác nhau sẽ mang lại hàm lượng hoạt chất khác nhau Chính vì vậy việc so sánh hàm lượng polyphenol, flavonoid

và hoạt tính chống oxy hóa từ ba loại bưởi là Lông Cổ Cò, Da Xanh, Năm Roi bằng ba phương pháp trích ly MAE, UAE và SE là cần thiết để xác định ảnh hưởng của các phương pháp trích ly và chọn ra được phương pháp trích ly cũng như loại bưởi có hàm lượng hoạt chất cao nhất để tiết kiệm thời gian và chi phí

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là so sánh hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng và hoạt tính chống oxy hóa của dịch trích vỏ trắng bưởi Lông Cổ Cò, Da

Xanh và Năm Roi (Citrus maxima (Burm.)Merr.) bằng các phương pháp trích ly vi sóng,

siêu âm và soxhlet

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 So sánh hàm lượng polyphenol tổng có trong vỏ bưởi Lông Cổ Cò, Da Xanh

và Năm Roi khi trích ly hỗ trợ vi sóng, siêu âm và soxhlet

 So sánh hàm lượng flavonoid tổng có trong vỏ bưởi Lông Cổ Cò, Da Xanh

và Năm Roi khi trích ly hỗ trợ vi sóng, siêu âm và soxhlet

 So sánh khả năng quét gốc tự do DPPH và ABTS của vỏ bưởi Lông Cổ Cò,

Da Xanh và Năm Roi khi trích ly hỗ trợ vi sóng, siêu âm và soxhlet

 So sánh khả năng khử sắt của vỏ bưởi Lông Cổ Cò, Da Xanh và Năm Roi khi trích ly vi sóng, siêu âm và soxhlet

4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Các hoạt chất sinh học chính (polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa)

có trên vỏ trắng bưởi Năm Roi, Da Xanh và Lông Cổ Cò

- Phương pháp trích ly thu nhận hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng từ vỏ trắng bưởi Năm Roi, Da Xanh và Lông Cổ Cò và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của dịch trích thông qua hoạt tính quét gốc tự do DPPH và ABTS, hoạt tính khử sắt FRAP

- Phương pháp trích ly siêu âm, vi sóng và soxhlet 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.), là một loại trái cây có múi lớn nhất trong họ Rutaceae, được trồng rộng rãi ở khu vực nhiệt đới Đông Nam Á và

trên toàn thế giới (Abdullah et al., 2016) Nhờ có tính ẩm mát, mùi thơm, ruột mềm ngọt,

tỷ lệ đường acid dễ chịu, giàu chất dinh dưỡng và có giá trị dược liệu cao bưởi đang trở thành một loại trái cây phổ biến trong cuộc sống hàng ngày ở nhiều quốc gia (Y L Zhao

et al., 2019) Bưởi có lịch sử hơn 3000 năm và được phân bố ở khu vực miền nam Trung Quốc, miền nam Nhật Bản, Thái Lan, Việt Nam, Malaysia và Indonesia, Hoa Kỳ (California và Florida) (Tu et al., 2002), các đảo Caribbean và Châu Phi (Njoroge et al., 2005) Bưởi là loại quả lớn nhất trong số các giống cây ăn quả có múi, các giống bưởi rất đa dạng và mỗi loại thay đổi theo từng vùng nông nghiệp khác nhau (Lan Phi, 2015) Môi trường phát triển tốt nhất của cây bưởi là ở những vùng khí hậu ấm áp, có nhiều mưa Mặc dù là lựa chọn lý tưởng cho vùng nhiệt đới, nhưng nó cũng phát triển tốt ở vùng khí hậu cận nhiệt đới Cây cũng có thể sinh trưởng tốt ở vùng đất ẩm ướt, đầm lầy và thường mọc hoang ven bờ sông, suối (Larenstein, 2012) Ở Việt Nam, bưởi được trồng và phân bố rộng rãi ở miền Nam Việt Nam bao gồm Vĩnh Long, Bến Tre, Đồng Tháp, Đồng Nai và Bình Dương với các giống bưởi như bưởi Biên Hòa, Năm Roi (City, 2015), Da Xanh, Lông Cổ Cò (Quảng et al., 2013),… Một số giống được tìm thấy

ở các tỉnh Huế, Quảng Nam, Hà Tĩnh, Phú Thọ, Hà Nội thuộc miền Trung và miền Bắc như bưởi Thanh Trà (Van, 2012), Phúc Trạch, bưởi Diễn (Quảng et al., 2013), Quế Dương, bưởi Trụ, bưởi Đường (Vũ Mạnh Hải et al., 2015), Bưởi Lông Cổ Cò, Da Xanh và Năm Roi là những giống bưởi ngon, có giá trị dinh dưỡng cao và được tiêu thụ phổ biến nhất

Bưởi Lông Cổ Cò hay còn gọi là bưởi Lông Hồng có nguồn gốc ở Cái Bè, Tiền Giang, tên của nó xuất phát từ một đặc điểm là quả có lông nhẹ Đây là một giống chịu hạn tốt, khả năng chống chịu sâu bệnh cao, là loại cây thân gỗ sống khỏe, tán cây tròn,

cho thu hoạch quanh năm nhưng chính vụ từ tháng 8 đến tháng 12, từ khi ra hoa đến khi thu hoạch phải mất 7-7.5 tháng Cây 7 năm tuổi có thể cho tới 100 quả/năm (Hien and Tung 2006)

Bưởi Da Xanh được trồng từ năm 1960 tại Thạnh Tân, Mỏ Cày, Bến Tre Giống này được trồng phổ biến ở Bến Tre, Vĩnh Long, Đồng Nai và Tiền Giang do chất lượng cao Cây thuộc dạng bán sinh, tán tròn, lá có màu xanh đậm Đặc điểm điển hình của giống này là phiến lá bị che một phần bởi cánh lá Cây bắt đầu mang cành từ 2.5-3 năm sau khi trồng, từ khi ra hoa đến khi thu hoạch phải mất 7-8 tháng, cây cho năng suất lên đến 100 quả mỗi năm (Hien and Tung 2006)

Bưởi Năm Roi là giống bưởi ngon nổi tiếng, không hạt có nguồn gốc ở huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long Đây là một giống nổi tiếng ở Đồng bằng sông Cửu Long Cây thuộc dạng bán sinh, phiến lá xanh đậm, cánh hình tim Cây 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)

Mỗi năm có hơn 40% sản lượng bưởi Việt Nam được xuất khẩu sang các thị trường Liên minh Châu Âu (EU), Hoa Kỳ, Châu Á và Trung Đông, trong giai đoạn 2007–2012, nhập khẩu bưởi tươi vào thị trường EU rất ổn định, tuy nhiên giá thấp hơn sau 2 năm (Rosales and Suwonsichon, 2015) Tại Thái Lan bưởi là loại trái cây lớn mạnh, hiện đang được xuất khẩu sang các nước ở châu Á (Trung Quốc, Hồng Kong, Singapore, Malaysia, Indonesia, Lào, Việt Nam và Myanmar), Tây Á (Iran, Các Tiểu vương quốc

Ả Rập Thống nhất và Ả Rập Saudi) và Châu Âu (Na Uy, Hà Lan, Vương quốc Anh và Thụy Sĩ) (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 (H 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, phenolic, 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 (một polyphenol) 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 vỏ bưởi trở thành vật liệu đầy hứa hẹn trong tương lai (Putnik

et al., 2017)

1.1.2 Đặc điểm hình thái

Tùy thuộc vào giống, quả bưởi có hình dạng và độ nặng khác nhau (Burana-osot

et al., 2010) Bưởi có lớp vỏ dày, mặt ngoài vỏ có lớp sừng chứa nhiều túi tinh dầu, lớp giữa vỏ ngoài và vách múi là một lớp vỏ trắng xốp (Cường, 2010), phần ruột chứa khoảng 8-14 múi tùy trái (Hameed et al., 2008) Phần vỏ bao gồm khoảng 40% trọng lượng quả trong đó vỏ trắng xốp có thể chiếm tới 30% (Methacanon et al., 2014)

Hình 1.1 (1) Lông Cổ Cò, (2) Da Xanh, (3) Năm Roi (Hien and Tung, 2006)

Bảng 1.1 Đặc điểm hình thái của bưởi Lông Cổ Cò, Da Xanh và Năm Roi (Hien and

Tung, 2006)

THÀNH PHẦN BƯỞI

Bảng 1.3 Thành phần hóa học cơ bản trong vỏ và hạt bưởi (Mahato et al 2018)

1.1.4 Hoạt chất sinh học

Thành phần chính của bưởi cũng giống với các loại cây có múi khác Vỏ bưởi là một lớp mô bên dưới biểu bì chứa một lượng lớn carotenoids, vitamin E, flavonoid, limonoid, hợp chất phenolics, polysacaride, lignin, chất xơ, pectin, tinh dầu Ngoài ra, còn chứa một số chất chống oxy hóa như beta-carotene, acid ascorbic, các hợp chất terpenoid và alkaloid, beta-sitosterol, carotene, flavone glycoside, rutin Các albedo và lõi được ví như là mạch máu cung cấp cho bưởi nước và chất dinh dưỡng Nước của bưởi là thành phần tế bào từ các túi, ngoài các thành phần trong dung dịch, nó có chứa huyền phù nhiễm sắc thể và các mảnh mô với số lượng phụ thuộc vào độ mịn của sàng lọc (Chen et al., 2016, Zarina and Tan, 2013)

Hai hợp chất chống oxy hóa quan trọng nhất được tìm thấy nhiều trong 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 et al., 2008) Vỏ bưởi còn được sử dụng để 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, Teoh, 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., 2016) 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 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 (Lê Văn 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 (Nguyễn Văn Lợi và cộng sự) đã nghiên cứu tách chiết và xác định hoạt tính sinh học của các thành phần tạo hương trong tinh dầu

vỏ bưởi Sử 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 (Hoàng Tấn 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 (Vũ Mạnh

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 (Trần Văn 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 (Ngòi et al., 2015) Nghiên cứu của (Nguyễn Thị Hà và cộng sự) đã tìm ra ứng dụng của pectin từ vỏ bưởi làm chất trợ keo tụ sinh học trong xử

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 (Thúy và cộng sự) đã nghiên cứu tạo giống bưởi và cam không hạt bằng công nghệ sinh học (Thuy et al., 2017)

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, 2009)

Mặt khác, polyphenol có thể được phân loại thành các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp và cao bao gồm acid phenolic và lignin Lớp quan trọng nhất của các lớp polyphenol là acid phenolic, trong đó bao gồm các cấu trúc polyme, như lignan, stilben, tannin thủy phân và flavonoid (Petti and Scully, 2009)

Hình 1.2 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

(gần 8.000) 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 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, và trong công nghiệp thực phẩm làm chất phụ gia (như chất tạo màu

và chất bảo quản tự nhiên) (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 1.3 Cấu trúc hóa học của flavonoid (Azmir.J et al., 2013)

Hình 1.4 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, chẳng hạn như xanthine oxidase (XO), cyclo-oxygenase (COX), lipoxygenase và phosphoinositide 3-kinase (4–6) (Panche et al., 2016)

1.4.2 Các nghiên cứu về flavonoid

Các nghiên cứu chiết xuất flavonoid từ thực vật đã được nghiên cứu rộng rãi 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% (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 (X 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 Định nghĩa 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 đầu tiên được ngâm trong dung môi, dung môi thẩm thấu và làm giãn nở nguyên liệu, sau đó các thành phần hòa tan di chuyển vào dung môi trích xuất 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 và nâng cao chất lượng sản phẩm (Wang and Weller, 2006)

1.5.2 Trích ly bằng phương pháp thông thường

Phương pháp trích ly thông thường bao gồm những phương pháp soxhlet, ngâm dung môi Trong quá trình trích ly, nhiều yếu tố, bao gồm dung môi trích, pH dung môi, tỷ lệ chất lỏng rắn, nhiệt độ trích và thời gian trích, có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của trích ly Để xác định điều kiện trích ly tốt nhất, các yếu tố bao gồm nồng độ dung môi, tỷ lệ nguyên liệu dung môi, thời gian và nhiệt độ được coi là yếu tố chính Nhược điểm của những phương pháp thông thường là quá trình tốn nhiều công sức và thời gian, thường đòi hỏi năng lượng tương đối cao để duy trì nhiệt độ cao vừa phải trong một quá trình trích ly dài Ngoài ra, còn tốn nhiều dung môi, hiệu suất trích ly thấp, không thân thiện với môi trường (Termrittikul et al., 2018)

1.5.3 Trích ly bằng phương pháp soxhlet

1.5.3.1 Đặc điểm

Phương pháp trích ly Soxhlet (SE) được sử dụng phổ biến và rộng rãi để trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học tự nhiên (Castro, 2010) Máy chiết Soxhlet lần đầu tiên được đề xuất bởi nhà hóa học người Đức Franz Ritter Von Soxhlet năm 1879, nó

được thiết kế chủ yếu để khai thác lipid nhưng bây giờ nó không chỉ giới hạn ở lipid mà

đã được sử dụng rộng rãi để chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học có giá trị từ các nguồn tự nhiên khác nhau và là phương pháp tiêu chuẩn trong hơn một thế kỷ được sử dụng như một mô hình dùng cho việc so sánh để tạo ra các phương pháp mới (Azmir.J

et al., 2013)

1.5.3.2 Nguyên lý hoạt động của trích ly soxhlet

Sắp xếp một giàn sử dụng giá đỡ và kẹp để hỗ trợ thiết bị khai thác Sau đó, dung môi được thêm vào một bình cầu đáy tròn, bình này được gắn với bộ chiết Soxhlet và bình ngưng trên một bình đẳng áp Nguyên liệu được cho vào ống chiết, được đặt bên trong máy chiết Soxhlet Bên trên ống thủy tinh được bịt kín bằng bông gòn Dung môi được làm nóng bằng cách sử dụng isomantle và sẽ bắt đầu bay hơi, di chuyển qua thiết

bị đến bình ngưng Sau đó, chất ngưng tụ nhỏ giọt vào bình chứa ống chiết Khi mức dung môi đạt đến xi phông, nó sẽ đổ trở lại bình và chu trình này chạy liên tục cho đến khi quá trình trích ly hoàn tất (Redfern et al., 2014)

1.5.3.3 Ưu điểm của trích ly soxhlet

Trích ly Soxhlet thông thường có một số ưu điểm hấp dẫn Mẫu được ngâm hoàn toàn với dung môi, điều này tạo điều kiện thuận lợi để các hoạt chất bên trong nguyên liệu thoát ra ngoài Nhiệt độ của hệ thống vẫn tương đối cao kể từ khi nhiệt áp dụng cho bình chưng cất đến khoang chiết ở một mức độ nào đó Dịch không cần lọc sau khi chiết

và thông lượng mẫu có thể được tăng lên bằng cách chiết đồng thời song song, vì thiết

bị cơ bản không đắt Đây là một phương pháp rất đơn giản, cần đào tạo chuyên ngành

ít, tiết kiệm chi phí, có thể trích ly nhiều khối lượng mẫu hơn hầu hết các phương pháp thay thế mới nhất (trích ly có hỗ trợ vi sóng, trích ly chất lỏng siêu tới hạn, v.v.) (López-Bascón-Bascon and Luque de Castro, 2019)

1.5.3.4 Nhược điểm của trích ly soxhlet

Hạn chế nghiêm trọng nhất của trích ly Soxhlet so với các kỹ thuật khác để chuẩn

bị mẫu là thời gian chiết lâu và bị lãng phí một lượng lớn dung môi, không chỉ tốn kém khi thải bỏ mà còn là nguồn gốc của các vấn đề về môi trường Các mẫu thường được chiết ở nhiệt độ sôi của dung môi trong một thời gian dài và không thể bỏ qua khả năng phân hủy nhiệt của các hợp chất đích, khi có sự tham gia của các chất phân tích bền

nhiệt Do lượng lớn dung môi được sử dụng, bước cô đặc/bay hơi sau khi chiết là bắt buộc Ngoài ra, kỹ thuật này bị hạn chế về tính chọn lọc dung môi và không dễ dàng tự động hóa (López-Bascón-Bascon and Luque de Castro, 2019)

1.5.4 Phương pháp trích ly hỗ trợ siêu âm

1.5.4.1 Đặc điểm

Công nghệ siêu âm là lĩnh vực nghiên cứu và phát triển chính trong ngành công nghiệp thực phẩm (Ercan and Soysal, 2011) 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 Siêu âm năng lượng thấp (công suất thấp, cường độ thấp) có tần số cao hơn 100 kHz ở cường độ dưới 1 Wcm− 2 trong khi siêu âm năng lượng cao (công suất cao, cường độ cao) sử dụng cường độ cao hơn 1 Wcm-2 ở tần số giữa 20 và

500 kHz 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)

1.5.4.2 Nguyên lý hoạt động của trích ly hỗ trợ siêu âm

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 Hiện tượng này tạo ra áp lực cục bộ để phá vỡ mô thực vật và giải phóng các hợp chất hoạt tính sinh học nội bào (Ivanovic et al., 2014)

1.5.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly hỗ trợ siêu âm

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) Trong số các đặc tính của máy phát sóng siêu âm, mật độ công suất (W/cm2) là quan trọng nhất Hơn nữa, không phải tất cả các

bể siêu âm đều hoạt động ở cùng tần số và biên độ, ảnh hưởng đến hiệu suất khai thác (Teh and Birch, 2014)

1.5.4.4 Cơ chế hoạt động của trích ly hỗ trợ siêu âm

Cơ chế của quá trình trích ly với sự hỗ trợ của sóng siêu âm bao gồm sự phá hủy

mô thực vật bằng sóng siêu âm, truyền đi bên trong tế bào thực vật dưới dạng dao động

cơ học và gây ra các chu kỳ giãn nở và nén trong quá trình chuyển động qua môi trường

chiết xuất và kích thích sự gia tăng cục bộ của nhiệt độ và áp suất âm Các hiệu ứng cơ học và nhiệt này gây ra sự suy thoái của thành tế bào, giải phóng các chất bên trong tế bào, dung môi thâm nhập nhiều hơn vào nguyên liệu thực vật, gia tăng sự truyền khối

và do đó, tăng năng suất chất chiết Kích thước hạt của nguyên liệu thực vật không ảnh hưởng đáng kể đến năng suất, vì sóng siêu âm làm giảm kích thước hạt (khoảng 5%), làm hỏng tế bào và thay đổi cấu trúc vi mô, dẫn đến tăng sự thâm nhập của dung môi vào chất nền thảo dược và giải phóng các hoạt chất cao hơn, bất kể kích thước ban đầu

của các nguyên liệu thực vật là bao nhiêu (Jovanovic et al., 2017)

1.5.4.5 Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng

Trích ly hỗ trợ hỗ trợ siêu âm đã được chứng minh là giảm đáng kể thời gian trích

ly và tăng hiệu 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 bền vững 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, ảnh hưởng của sóng siêu âm lên năng suất và động học chiết xuất phụ thuộc vào các đặc tính nguyên liệu thực vật, sự hiện diện của số lượng lớn hơn của các hạt thực vật góp phần làm suy giảm sóng siêu âm, dẫn đến hạn chế phần hoạt động của siêu âm bên trong khu vực nằm trong vùng lân cận của bộ phát siêu âm (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 (Jambrak et al., 2009) Ngoài ra, bức xạ siêu âm, một loại năng lượng có tần số thấp (20 kHz, 1 MHz), đã được sử dụng rất nhiều để tăng cường các quá trình tiền xử lý nhưkết tủa, lọc, làm sạch, chuẩn bị mẫu, thay đổi đặc tính chức năng của protein thực phẩm, tính chất kết cấu của các sản phẩm chất béo và thúc đẩy

chiết xuất các thành phần hoạt tính sinh học (Gallego-Juárez et al., 2010)

1.5.5 Phương pháp trích ly hỗ trợ vi sóng

1.5.5.1 Đặc điểm

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, tạo điều kiện chuyển giao năng lượng, khởi động và đáp ứng với điều khiển nhiệt, và giảm sự thay đổi nhiệt đột ngột, kích thước thiết bị và các tham số hoạt động Loại năng lượng này đã được sử dụng trong hơn 50 năm để tăng tốc, tăng cường hoặc cho phép các phương pháp xử lý chất lỏng như sự chiết rửa, điều nhiệt, khử màu và chưng cất 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 (Júnior et al., 2006) Chiết xuất hỗ trợ vi sóng, được cấp bằng sáng chế bởi Paré et al (1994) được phát triển về mặt kỹ thuật bởi viện công nghệ môi trường Canada, hiện được sử dụng ở cả phòng thí nghiệm phân tích và quy mô công nghiệp (Eskilsson and Bjorklund, 2000)

1.5.5.2 Nguyên lý hoạt động của trích ly hỗ trợ vi sóng

Vi sóng được tạo ra bởi điện trường và từ trường, dao động vuông góc với nhau ở những bức xạ có tần số từ 0,3 đến 300 GHz, tương ứng với bước sóng từ 1m đến 1mm Hầu hết các thiết bị vi sóng thương mại được thiết kế để hoạt động ở tần số 2450 MHz, tần số 915 MHz được sử dụng cho mục đích công nghiệp (Alupului et al., 2012) Vi sóng là một bức xạ không ion hóa, không ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử, chỉ ảnh hưởng đến các quá trình trích ly, chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt (de Castro and Castillo-Peinado, 2016)(Ying et al., 2011) Sự gia nhiệt bằng vi sóng có thể tác động trực tiếp lên các phân tử theo hai cơ chế: dẫn ion và quay lưỡng cực, và trong hầu hết các trường hợp, cả hai xảy ra đồng thời (Srogi, 2006)

1.5.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly hỗ trợ vi sóng

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết 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 Mặt khác, tính chất điện môi của vật liệu chi phối hiệu ứng gia nhiệt là hằng số

hồng ngoại và tần số vô tuyến từ 300MHz đến 300GHz (tức là bước sóng từ 1m đến 1cm) (Wu, 2008)

1.5.5.4 Cơ chế hoạt động của vi sóng

Năng lượng vi sóng có thể được chuyển đổi thành nhiệt thông qua hai cơ chế khác nhau, đó là dẫn ion và quay lưỡng cực Cả hai xảy ra đồng thời trong hầu hết các ứng dụng của vi sóng Dẫn ion là sự di chuyển dẫn của các ion hòa tan trong trường điện từ ứng dụng dẫn đến tổn thất I2R (trong đó tôi biểu thị cường độ dòng điện và R biểu thị điện trở) thông qua khả năng chống lại dòng ion Trong khi đó tất cả các ion trong dung dịch góp phần dẫn truyền, tổn thất thông qua sự di chuyển ion phụ thuộc vào kích thước, điện tích và độ dẫn của các phân tử hòa tan Xoay lưỡng cực đề cập đến sự liên kết, do tác động của điện trường, của các phân tử trong mẫu có các khoảnh khắc lưỡng cực vĩnh viễn hoặc cảm ứng

1.5.5.5 Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng

Trích ly vi sóng là một công nghệ bền vững đã nhanh chóng nổi lên như một trong những kỹ thuật phân lập các hợp chất có giá trị cao hiệu quả nhất (de Castro and Castillo-Peinado 2016) 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 và nhiệt mà nó tạo ra trên vật liệu rắn đã được nghiên cứu rộng rãi Không thể kiểm soát được nhiệt độ nên không phù hợp để trích ly các hoạt chất nhạy cảm với nhiệt, sự phân hủy chất trong mẫu được chứng minh là làm giảm hiệu suất, và khi chất trích ly có trong mẫu được sử dụng trong thực phẩm có thể gây độc hại Ngoài ra, việc áp dụng năng lượng vi sóng cho các hợp chất hữu cơ dễ cháy (như dung môi) có thể gây ra những mối nguy hiểm nghiêm trọng (Srogi, 2016)

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 chiết xuất

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 (Wu, 2008)

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 NGUYÊN LIỆU

Bưởi Lông Cổ Cò được thu hái tại nhà vườn ở huyện An Hữu, tỉnh Tiền Giang Bưởi Da Xanh được thu hái tại nhà vườn ở huyện Châu Thành tỉnh Bến Tre Bưởi Năm Roi thu hái tại nhà vườn ở huyện Bình Minh, Vĩnh Long

Bưởi đạt yêu cầu về độ tuổi thu hái (9 tháng) 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 bưởi trắng