Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ cùi, râu và vỏ hạt bắp tím (zea mays l ) bằng kỹ thuật trích ly có hỗ trợ của microwave

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG 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 NHIỆ

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

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

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)

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

Khóa luận được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN ĐẠI HỌCTRƯỜNG 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

NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LỚP: 15DTP1A

Tên khóa luận:

Tiếng việt: TRÍCH LY CÁC HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ CÙI,

RÂU VÀ VỎ HẠT BẮP TÍM (Zea mays L.) BẰNG KỸ THUẬT TRÍCH LY CÓ HỖ

TRỢ CỦA MICROWAVE

Tiếng anh: EXTRACTION OF BIOACTIVE COMPOUNDS FROM COB, SILK

AND PERICARP OF PURPLE CORN (Zea mays L.) BY MICROWAVE ASSISTED

EXTRACTION

Nhiệm vụ Khóa luận:

1 Trích ly và so sánh hàm lượng anthocyanin có trong dịch trích của cùi, râu và

vỏ hạt bắp tím bằng kỹ thuật trích ly có sự hỗ trợ của microwave

2 Trích ly và so sánh hàm lượng polyphenol có trong dịch trích của cùi, râu và vỏhạt bắp tím bằng kỹ thuật trích ly có sự hỗ trợ của microwave

3 Trích ly và so sánh hoạt tính chống oxy hóa: khả năng bắt gốc tự do DPPH•,khả năng khử ion Fe3+ (FRAP), có trong dịch trích của cùi, râu và vỏ hạt bắptím bằng kỹ thuật trích ly có sự hỗ trợ của microwave

Ngày giao khóa luận: ngày 5/7/2020

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ngày 5/10/2020

Họ tên cán bộ hướng dẫn: ThS Đặng Thanh Thủy

Nội dung và yêu cầu Khóa luận tốt nghiệp đã được Hội Đồng chuyên ngành thôngqua

Tp HCM, ngày tháng 10 năm 2020.

ThS Nguyễn Thị Vân Linh ThS.Đặng Thanh Thủy

TRƯỞNG/PHÓ KHOA

LỜI CẢM ƠN

Bài báo cáo luận văn này được hoàn thành tại trường đại học Nguyễn TấtThành Có được kết quả này, em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình đến quýnhà trường, quý thầy cô Khoa Kỹ thuật Thực phẩm và Môi trường đã luôn tạo điềukiện tốt nhất để em có thể hoàn thành luận văn cũng như đã trực tiếp giảng dạy, truyềnđạt những kiến thức quý báu trong 4 năm ngồi trên ghế giảng đường, đây là nền tảng

để giúp em bước vào đời lập nghiệp

Đặc biệt là em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Thạc Sĩ Đặng Thanh Thuỷ đãluôn nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em và động viên em trong suốt quá trình làm luậnvăn này

Bài báo cáo luận văn này được thực hiện trong thời gian 3 tháng Do kiến thứccủa em còn nhiều hạn chế và bỡ ngỡ, do đó không tránh khỏi những sai sót, em mongnhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô để em có thể hoàn thiệnbản thân hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan kết quả của đề tài “TRÍCH LY CÁC HỢP CHẤT CÓ HOẠT

TÍNH SINH HỌC TỪ CÙI, RÂU VÀ VỎ HẠT BẮP TÍM (Zea mays L.) BẰNG KỸ THUẬT TRÍCH LY CÓ HỖ TRỢ CỦA MICROWAVE” là công trình nghiên cứu của

cá nhân tôi đã thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS Đặng Thanh Thủy Các số liệu vàkết quả được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, không sao chép của bất

cứ ai, và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình khoa học của nhóm nghiêncứu nào khác cho đến thời điểm hiện tại

Nếu không đúng như đã nêu trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tàicủa mình và chấp nhận những hình thức xử lý theo đúng quy định

Tp.HCM, Ngày……tháng 10 năm 2020

Tác giả luận văn(Ký và ghi rõ họ tên)

TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Bắp tím là một loại bắp có nhiều sắc tố anthocyanin Trái bắp tím được được xem là

có màu sắc đậm và giàu anthocyanins và các hợp chất phenolic Anthocyanins là sắc tố chính trong bắp tím, đã được nghiên cứu có khả năng giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, béo phì, tiểu đường, ung thư và các bệnh mãn tính Mục đích của nghiên cứu này là để khảo sát và so sánh hàm lượng anthocyanin, hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa (khả năng khử gốc tự do DPPH, khả năng khử ion Fe3+ Frap) trong quá trình trích ly cùi, râu, vỏ hạt của bắp tím Việc trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng (MAE) đã được sử dụng trong nghiên cứu Quy trình được khảo sát trong công suất MAE là 600W, thời gian trích ly có hỗ trợ MAE là 8 phút, tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi là 1g/40ml, dung môi là nước cất và 60% etanol:40% nước cất Kết quả cho thấy tổng hàm lượng polyphenol, hàm lượng anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa (khả năng khử gốc tự do DPPH, khả năng khử ion Fe3+ Frap) cao nhất trong dịch trích ly râu bắp thu được bằng dịch chiết 60:40 ethanol:nước cất (tổng hàm lượng polyphenol: 3.93±1.44 mgGAE/ml Hàm lượng anthocyanin: 128.77± 2.12 mg/L; hoạt tính chống oxy hóa bằng khả năng khử gốc tự do DPPH: 3.557±0.020 mgTE/ml; khả năng khử ion Fe3+ (FRAP): 71.85±1.65 mgTE/ml) Tổng hàm lượng polyphenol trong dịch trích ly vỏ hạt bắp: 31.1±1.415 mgGAE/ml; hàm lượng anthocyanin trong dịch trích ly vỏ hạt bắp: 121.075±1.82 mg/L; hoạt tính chống oxy hóa bằng khả năng khử gốc tự do DPPH: 3.0705± 0.0020 mgTE/ml; hoạt tính chống oxy hoá bằng khả năng khả năng khử ion Fe 3+ (FRAP): 66.02±1.83 mgTE/ml Tổng hàm lượng polyphenol trong dịch trích ly cùi bắp: 6.565±0.49 mgGAE/ml; hàm lượng anthocyanin trong dịch dịch trích ly cùi bắp: 31±1.72 mg/L; hoạt tính chống oxy hóa bằng khả năng khử gốc tự do DPPH: 0.4765±0.0010 mgTE/ml; hoạt tính chống oxy hoá bằng khả năng khả năng khử ion Fe 3+ (FRAP): 12.215±0.91 mgTE/ml.

Purple corn is a anthocyanin pigmented variety of Zea mays Purple corn was discovered that it have intense color and are rich in anthocyanins and phenolic compounds Anthocyanins, the primary pigments in purple corn, have been reported to be associated with the potential to reduce the risk of cardiovascular disease, obesity, diabetes, cancer, and chronic diseases The aim of this study was to investigate and compare the contents of anthocyanin, polyphenol, and antioxidant activity (DPPH radical reduction ability, Fe 3+ Frap deionization capabilities) in the extract from the cob, silk and pericarp of purple corn Microwave assisted extraction was used in the study The process was investigated in the microwave power was 600W, microwave assisted extraction time was 08 minutes, solid to solvent ratio was 1g/40ml, the solvents were distilled water and 60% ethanol:40% distilled water The results showed that the highest total content of polyphenol, content of anthocyanin and antioxidant activity (DPPH radical reduction ability, Fe 3+ Frap deionization capabilities) in corn silk extracts obtained with the 60:40 ethanol: distilled water extract (total content of polyphenol: 36.93±1.44 mgGAE/ml content of anthocyanin: 128.77±2.12 mg/L; antioxidant activity by DPPH radical scavenging activity: 3.557±0.020 mgTE/ml; ferric reducing antioxidant power (FRAP) : 71.85±1.65 mgTE/ml) Total content of polyphenol in corn pericarp extracts: 31.1±1.415 mgGAE/ml; content of anthocyanin in corn pericarp extracts: 121.075±1.82 mg/L; antioxidant activity by DPPH radical scavenging activity: 3.0705±0.0020 mgTE/ml; ferric reducing antioxidant power (FRAP) : 66.02±1.83 mgTE/ml Total content of polyphenol in corn cob extracts: 6.565±0.49 mgGAE/ml; content of anthocyanin in corn cob extracts: 31±1.72 mg/L; antioxidant activity by DPPH radical scavenging activity: 0.4765±0.0010 mgTE/ml; ferric reducing antioxidant power (FRAP) : 12.215±0.91 mgTE/ml.

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP iv

LỜI CẢM ƠN vi

LỜI CAM ĐOAN vii

TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP viii

ABSTRACT ix

MỤC LỤC x

DANH MỤC BẢNG xii

DANH MỤC HÌNH xiii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiv

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ BẮP TÍM 3

1.1.1 Giới thiệu 3

1.1.2 Thành phần hóa học 5

1.1.3 Lợi ích sức khỏe 6

1.1.4 Các nghiên cứu về bắp trong và ngoài nước 6

1.1.5 Các sản phẩm chế biến từ bắp trong và ngoài nước(Anon n.d.) 7

1.2 TỔNG QUAN VỀ POLYPHENOL, ANTHOCYANIN, VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA 8

1.2.1 Polyphenol 8

1.2.2 Anthocyanin 9

1.2.3 Tổng quan về gốc tự do và chất chống oxy hóa 11

1.3 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TRÍCH LY 13

1.3.1 Nguyên lý 13

1.3.2 Các nhân tố ảnh hưởng(Anon n.d.) 13

1.3.3 Các phương pháp trích ly 14

Chương 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 NGUYÊN LIỆU BẮP TÍM 18

2.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ - HÓA CHẤT 18

2.3 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 21

2.3.1 Thời gian nghiên cứu 21

2.3.2 Địa điểm nghiên cứu 21

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.4.1 Quy trình chuẩn bị mẫu nguyên liệu cho trích ly 21

2.4.2 Quy trình trích ly các hoạt chất sinh học 22

2.5 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 22

2.5.1 Đo hàm lượng chất anthocyanin theo phương pháp pH vi sai 22

2.5.2 Đo hàm lượng polyphenol tổng hợp theo phương pháp Folin – Ciocalteu 23

2.5.3 Xác định hoạt tính oxy hóa bằng phương pháp DPPH 23

2.5.4 Xác định hoạt tính oxy hóa bằng phương pháp FRAP 24

2.6 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 25

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 26

3.1 KẾT QUẢ TRÍCH LY ANTHOCYANIN 26

3.2 KẾT QUẢ TRÍCH LY POLYPHENOL 27

3.3.1 Khả năng bắt gốc tự do DPPH 29

3.3.2 Khả năng khử icon Fe3+(FRAP) 31

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 33

4.1 KẾT LUẬN 33

4.2 KHUYẾN NGHỊ 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Hàm lượng đường và acid hữu cơ của bắp tím 5

Bảng 1.2 Thành phần hoá học của vỏ hạt bắp tím được tính trên 1g mẫu (Zea mays L.)

6Bảng 2.1 Hoá chất dùng trong nghiên cứu 18

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh Bắp tím (bắp nữ hoàng đỏ)(Anon n.d.) 3

Hình 1.2 Hình ảnh cùi bắp tím 4

Hình 1.3 Hình ảnh râu bắp tím 4

Hình 1.4 Nước ép bắp tím 7

Hình 1.5 Nước ép bắp tím chanh dây 7

Hình 1.6 Bột bắp uống liền 7

Hình 1.7 Cà phê bắp tím 7

Hình 1.8 Cấu trúc phân tử của Polyphenol 9

Hình 1.9 Bảng thể hiện màu sắc thay đổi của Anthocyanin 10

Hình 1.10 CTCT chính anthocyanin 10

Hình 1.11 CTCT anthocynin của ngô tím 10

Hình 1.12 Công thúc cấu tạo của gốc tự do 12

Hình 1.13 Nhóm AH phản ứng với các gốc peroxyl hoặc alkoxyl 12

Hình 1.14 Gốc tự do chống oxy hóa phản ứng tiếp tục tạo thành peroxy 12

Hình 1.15 Thiết bị trích ly Soxhlet 15

Hình 1.16 Lò vi sóng microwave (MAE) 16

Hình 3.1 Hàm lượng anthocyanin trong dinh dịch của cùi, râu và vỏ hạt bắp tím 26

Hình 3.2 Hàm lượng Polyphenol trong dịch trích ly của cùi, râu và vỏ hạt bắp tím 28

Hình 3.3 Khả năng khử gốc DPPH trong dịch trích ly cùi, râu và vỏ hạt bắp tím 30

Hình 3.4 Khả năng khử ion Fe3+(FRAP) trong dịch trích ly cùi, râu và vỏ hạt bắp tím .31

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Tính cấp thiết

Các sản phẩm chế biến từ các nguyên liệu thực vật có chứa dược liệu có tác dụng bảo

vệ sức khỏe, ngày càng được người tiêu dùng lựa chọn nhiều và phổ biến Những sảnphẩm thực phẩm có hàm lượng các hoạt chất sinh học cao ngày càng được quan tâmrộng rãi và được tiêu thụ cao Hợp chất màu tự nhiên từ nguyên liệu thực vật ngàycàng được quan tâm và người tiêu dùng yêu tích chọn lựa nhất Ưu điểm của bắp tím,các hợp chất có lợi sức khỏe tim mạch, giảm nguy cơ béo phì, tiểu đường, ung thư, cácbệnh mãn tính(He and Giusti 2012)(Zhang n.d.)(Patients et al 2012) Trái bắp tím giàuhàm lượng anthocyanin, hàm lượng polyphenol, hoạt tính chống oxy hoá trong râu caonhất, cùi giàu hàm lượng anthocyanin, hàm lượng polyphenol, hoạt tính chống oxy hoáthấp nhất.Tận dụng phế phẩm: râu, cùi bắp tím để tạo ra phẩm màu tự nhiên nhằm thaythế cho phẩm màu nhân tạo Phẩm màu sử dụng trong thực phẩm hiện nay ngày càngnhiều nhưng chủ yếu là phẩm màu nhân tạo, xu hướng tương lai sử dụng những phẩmmàu tự nhiên để thay cho phẩm màu nhân tạo Đa dạng hóa loại phẩm màu tự nhiên sửdụng trong thực phẩm, hạn chế lạm dụng phẩm màu công nghiệp

Ý nghĩa khoa học: đóng góp vào cơ sở dữ liệu cho quá trình trích ly các hoạt chất sinhhọc từ nguyên liệu thực vật

Ý nghĩa thực tiễn: kết quả nghiên cứu là bước đầu để thu nhận chất màu tự nhiên từrâu và cùi bắp là các phế phẩm bị loại ra khi sử dụng bắp tím

Lý do chọn đề tài: tận dụng các phế phẩm như cùi và râu bắp tím để nghiên cứu trích

ly và thu nhận hợp chất màu có lợi cho sức khỏe ứng dụng trong sản xuất thực phẩm

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát: Nhằm bước đầu khảo sát và chuẩn bị dữ liệu nền cho việctrích ly một số chỉ tiêu liên quan đến các hợp chất sinh học có lợi từ các phần khácnhau cùa bắp tím như cùi, râu và vỏ hạt; thu nhận chất màu tự nhiên ứng dụng trongthực phẩm

Mục tiêu cụ thể: Trích ly hợp chất màu có trong bắp tím So sánh và đánh giáhàm lượng anhtocyanin, polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa có trong cùi, râu và vỏhạt bắp tím.

3 Nội dung nghiên cứu

So sánh và đánh giá hàm lượng anhtocyanin, polyphenol có trong cùi, râu và vỏ hạtbắp tím khi trích ly bằng hai loại dung môi khác nhau bằng kỹ thuật trích ly có sự hổtrợ của microwave

So sánh và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa có trong cùi, râu và vỏ hạt bắp tím khitrích ly bằng hai loại dung môi khác nhau bằng kỹ thuật trích ly có sự hổ trợ củamicrowave

Hoạt tính chống oxy hóa: khả năng khử gốc tự do DPPH•, khả năng khử ion Fe3+

(FRAP)

4 Phạm vi nghiên cứu

Đối tượng: cùi bắp tím, râu bắp tím, vỏ hạt bắp tím

Phạm vi nghiên cứu: mô hình khảo sát và so sánh hàm lượng polyphenol, anthocyanin,hoạt tính chống oxy hoá trích ly có hỗ trợ vi sóng

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ BẮP TÍM

1.1.1 Giới thiệu

Hình 1.1 Hình ảnh Bắp tím (bắp nữ hoàng đỏ)(Anon n.d.)

Cây bắp tím (Zea mays L) là loại cây ngũ cốc được trồng nhiều thứ hai trên thế giớisau lúa mì Bắp tím thường được trồng ở các vùng ôn đới, cận nhiệt đới và nhiệtđới(Abadassi 2015)

Bắp tím (Zea mays L) có nguồn gốc từ vùng Andes, ngày nay là Peru Được trồng vàtiêu thụ rộng rãi trên khắp vùng Andean của Nam Mỹ, chủ yếu ở Peru, Ecuador,Bolivia và Argentina(Lao and Sigurdson 2017) Ngoài ra còn được trồng và tiêu thụphổ biến ở Hoa Kỳ, Trung Quốc và Brazil, gần đây nó đã trở nên phổ biến ở nhiềunước châu Á khác bao gồm cả Malaysia(Al-mitewty et al 2020)

Thuộc họ Poaceae các chi Zea gồm năm loài: Z diploperennis, luxurians Z., Z.

nicaraguensis, perennis Z., mays Z Trong đó Zea mays là loài duy nhất được trồng,

trong khi những loài khác là cỏ hoang dã(Patients et al 2012)

Tên khoa học: Zea mays L.

Gia đình: Họ Poaceae

Phân họ: Panicoideae

Chi: Zea

Loài: mays

Từ đồng nghĩa: Ngô, bắp

Đặc điểm của cây bắp tím: Chiều cao cây khoảng 142.5-182.4 cm và đường kính thân12.4- 12.5 cm, chiều dài lõi 15.8-16.9 cm và đường kính lõi 40.2-40.5 mm, khối lượnghạt lõi bắp 487.9- 496.9, khối lượng hạt bắp 207.4-211.7 g(Kara, Ertek, and Kara2013), và hạt trên mỗi hàng 28.05, số hàng 14.72(Al-mitewty et al 2020)

Giá trị dinh dưỡng và kinh tế lớn của hạt bắp chủ yếu là do hàm lượng tinh bột cao(xấp xỉ 75% khối lượng hạt)(Cob 2015) Hạt bắp tím chứa 6 đến 15% protein tùy theoloại giống(Abadassi 2015)

Râu bắp được coi là phế thải từ các sản phẩm trong quá trình sản xuất hạt bắp tươi.Tuy nhiên, râu bắp đã được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới để điều trị bệnh tănghuyết áp, ung thư, tăng đường huyết, viêm gan, viêm bàng quang, bệnh gút, sỏi thận,viêm thận do đái tháo đường và viêm tuyến tiền liệt(Hu and Deng 2011) Bột bắp tímđược sử dụng làm phụ gia thực phẩm và hương liệu ở một số khu vực trên thế giới, bộtbắp tím được sử dụng làm phụ gia thực phẩm để cải thiện mùi vị của chảbò(Malaysiana et al 2011) Hiện nay, các sản phẩm từ râu bắp như trà, bột và mỹphẩm được thương mại ở Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Mỹ và Anh Có rất nhiều

cơ hội để chuyển đổi phế thải thành sản phẩm giá trị gia tăng từ râu bắp tím

Cùi và vỏ hạt bắp được coi là chất thải trong quá trình làm ra các sản phẩm từ hạt bắp.Mặc dù chúng có thể được sử dụng làm thức ăn gia súc và nhiên liệu sinh học(Jansen2010) Việc sử dụng chất thải nông nghiệp này vẫn còn hạn chế Các chất có lợi nhưchất chống oxy hóa trong cùi bắp tím có thể thúc đẩy việc sử dụng chất thải nôngnghiệp này để sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng Đối với bắp tím, hàm lượng

anthocyanins trong cùi bắp tím cao sẽ là một phương tiện đầy hứa hẹn để giảm chấtthải trong sản xuất ngô và tăng giá trị của các sản phẩm phụ từ cùi bắp tím.

Bắp tím là một nguồn giàu anthocyanin để sử dụng làm chất tạo màu và thực phẩmchức năng (Zea mays L.) Anthocyanins là các sắc tố polyphenolic thuộc nhómflavonoid và tạo ra nhiều màu từ đỏ cam đến xanh tím có mặt trong các cơ quan thựcvật như quả, hoa và lá(Patients et al 2012) Anthocyanin là các sắc tố hoà tan trongnước có thể tạo màu hấp dẫn và có tác dụng có lợi cho sức khoẻ như chông oxy hoá,chống viêm, chống béo, tiểu đường(Chen et al 2018)

1.1.2 Thành phần hóa học

Bảng 1.1 Hàm lượng đường và acid hữu cơ của bắp tím (Malaysiana et al.

2011)(Hasanudin, Hashim, and Mustafa 2012)

Hàm lượng đường và acid hữu cơ của bắp

Các hợp chất có hoạt tính sinh học trong râu bắp tím bao gồm: tổng phenolic 6.12%;flavonoid 3.02%; anthocyanin 6.60% và hoạt động chống oxy hóa 6.93%(Resources2013).

Cùi bắp tím giàu anthocyanins như cyanidin-3-glucoside, pelargonidin-3-glucoside, vàpeonidin-3-glucoside Tổng hàm lượng anthocyanin 127.47 mgGAE/g; tổng hàmlượng polyphenol 125.76 mgTA/g; khả năng chống oxy hoá 72.15 µgTE/g(Napan andAlvarez-yanamango 2018)

Bảng 1.2 Thành phần hoá học của vỏ hạt bắp tím được tính trên 1g mẫu (Zea

al 2012)

1.1.4 Các nghiên cứu về bắp trong và ngoài nước

Theo kết quả nghiên cứu của (Anon 2014) từ hạt bắp tím để tạo ra sản phẩm snack.Theo kết quả nghiên cứu của tác giả (Giusti and Wrolstad 2003) từ bắp tím tạo rathuốc nhuộm nhân tạo

Theo kết quả nghiên cứu của (FAO 2013) trích ly từ bắp tím nhằm mục đích tạo màucho các móm tráng miệng và đồ uống.

Theo kết quả nghiên cứu của tác giả (Malaysiana et al 2011) từ hạt bắp tím để tạo bộtbắp tím được sử dụng làm phụ gia thực phẩm để cải thiện mùi vị của chả bò

Theo kết quả nghiên cứu của (Simla, Boontang, and Harakotr 2016) trích ly râu và cùibắp tím nhằm mục đích đánh giá hàm lượng anthocyanin, polyphenol, hoạt tính chốngoxy hóa

Theo kết quả nghiên cứu của (Weiwei Zhai 2009) trích ly hạt và cùi bắp tím nhằmmục đích so sánh hàm lượng anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa trong hạt bắp vàcùi bắp tím

1.1.5 Các sản phẩm chế biến từ bắp trong và ngoài nước(Anon n.d.)

1.2 TỔNG QUAN VỀ POLYPHENOL, ANTHOCYANIN, VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA

1.2.1 Polyphenol

1.2.1.1 Định nghĩa

Polyphenol (là một số nhóm hydroxyl trên vòng thơm) đã được xác định ở thực vậtbậc cao và vài trăm phân tử được tìm thấy ở thực vật ăn được Các hợp chất này có thểđược phân loại thành các nhóm khác nhau theo hàm số của số vòng phenol mà chúngchứa và của các yếu tố cấu trúc liên kết các vòng này với nhau(Manach et al 2004).Các nhóm polyphenol gồm:

Phenolic: bao gồm axit benzoic và axit cinnamic Hàm lượng axithydroxybenzoic của thực vật ăn được rất thấp, ngoại trừ một số loại trái câymàu đỏ, củ cải đen và hành tây(Shahidi F 1995) Axit hydroxybenzoic là thànhphần của cấu trúc phức tạp như tannin có thể thủy phân (gallotannin trong xoài

và ellagitannin trong trái cây màu đỏ như dâu tây, quả mâm xôi và quả mâmxôi)(MN 2000)

Flavonoids: Có hai loại chính quercetin và kaempferol Flavonoid nồng độtương đối thấp 15–30 mg/kg trọng lượng tươi Nó thường có nhiều trong hànhtây (lên đến 1.2 g/kg trọng lượng tươi), cải xoăn, tỏi tây, bông cải xanh và quảviệt quất Rượu vang đỏ và trà cũng chứa tới 45 mg/L Các hợp chất này có ởdạng glycosyl hóa

Lignans: Lignans được tạo thành từ 2 hai đơn vị phenylpropan Nó có nhiềutrong hạt lanh có thành phần secoisolariciresinol (lên đến 3.7 g/kg trọng lượngkhô) và lượng matairesinol thấp Các loại ngũ cốc, ngũ cốc, trái cây và một sốloại rau cũng chứa lignans, nhưng nồng độ trong hạt lanh cao gấp 1000 lần sovới nồng độ trong các nguồn thực phẩm khác(Adlercreutz H 1997)

Stilbenes: Nó được tìm thấy với số lượng thấp trong chế độ ăn uống của conngười Stilbene trong rượu vang (0.3–7 mg/L và 15 mg/L trong rượu vangđỏ)(Bertelli A, Bertelli AAE, Gozzini A 1998)

Hàm lượng polyphenol có trong thực phẩm bao gồm trái cây và đồ uống (trà vàrượu vang đỏ là nguồn cung cấp polyphenol chính) Một số polyphenol nhưquercetin được tìm thấy trong thực phẩm (trái cây, rau, ngũ cốc, cây họ đậu,

nước ép trái cây, trà, rượu vang,…), ngoài ra có những polyphenol khác(flavanones trong trái cây họ cam quýt, isoflavone trong đậu nành, phloridzintrong táo).

là glucose, galactose, rhamnose, arabinose, rutinose, sambubiose vàsophorose(Szajdek and Borowska 2008)

Anthocyanins không ổn định và nhạy cảm với pH, ánh sáng và nhiệt độ Anthocyaninstồn tại trong pha nước, nồng độ của chúng phụ thuộc vào độ pH Ở pH 1-3 cationflavylium có màu đỏ, ở pH 4-5 carbinol pseudo-base được tạo ra không màu và ở pH7-8 quinoidal-base được tạo thành có màu xanh tím Ở pH 1 đến 3 thì chúng ở dạng

cation flavylium là dạng ổn định nhất và có màu đỏ Ở pH 5 thì chúng ở dạng khôngmàu và còn ở pH 7 đến 8 dạng xanh tím(Lapidot et al 1999).

Hình 1.9 Bảng thể hiện màu sắc thay đổi của Anthocyanin

Đã tìm thấy trong ngô tím 6 loại anthocyanin gồm cyanidin 3-O-β-D-glucoside 1), pelargonidin 3-O- β-D-glucoside (PCA-2), peonidin 3-O-β-D-glucoside (PCA-3),cyanidin 3-O-β-D- (6-malonyl-glucoside) (PCA-5), pelargonidin 3-O-β-D- (6-malonyl-glucoside) (PCA-6) và peonidin 3-O-β-D- (6-malonyl-glucoside) (PCA-7)(Aoki, Kuze, and Kato n.d.)

(PCA-1.2.2.2 Cấu tạo

Hình 1.10 CTCT chính anthocyanin

Hình 1.11 CTCT anthocynin của ngô tím

1.2.2.3 Lợi ích sức khỏe

Bệnh suy thoái hoá: Anthocyanins là chất chống oxy hóa mạnh Chúng kiềm chế cácgốc tự do và chấm dứt phản ứng gây ra tác hại oxy hóa Bởi vì pH trong cơ thể conngười là trung tính Khả năng hấp thụ gốc oxy (ORAC), hoạt tính chống oxy hóa củaanthocyanin bao gồm Dp, Cy, Pg, Mv, Pn và các dẫn xuất glycosyl hóa của chúngđược xác định trong pha nước ở pH trung tính(Wang H, Cao G 1997)

Bệnh tim mạch: Quá trình oxy hóa lipoprotein thấp gây ra sự tích tụ các tế bào bạchcầu đại thực bào trong thành động mạch Vỡ các mảng bám làm cholesterol bị oxy hóavào thành động mạch, dẫn đến xơ vữa động mạch và cuối cùng là các bệnh timmạch(Aviram M, Kaplan M, Rosenblat M 2005)(M 2000) Các chất chống oxy hóatrong chế độ ăn uống có khả năng tăng khả năng chống oxy hóa trong huyết thanh và

do đó bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa lipoprotein và ngăn ngừa các bệnh tim mạch.Bệnh ung thư: Nhiều bệnh ung thư xảy ra tại các vị trí viêm bởi vì các tế bào viêm làmôi trường thuận lợi cho phát triển khối u nên chống viêm có khả năng ngăn ngừa sựtiến triển của khối u sớm và chuyển đổi ác tính(Coussens LM 2002)

Kiểm soát bệnh tiểu đường: Là một bệnh rối loạn chuyển hóa có liên quan một phầnđến kháng insulin Insulin được tiết ra từ tế bào β của tuyến tụy chịu trách nhiệm kíchthích vận chuyển glucose trong máu vào cơ xương và mô mỡ cũng như ức chế sảnxuất glucose ở gan(Ghosh D 2007)

Cải thiện thị lực của mắt(JH 2004)

Hoạt động kháng khuẩn: Polyphenol có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ chống lạimầm bệnh Do đó, ảnh hưởng của chúng đối với vi khuẩn đường ruột của con người,

cả có lợi và gây bệnh(Nohynek LJ, Alakomi H-L, Kahk ¨ onen MP, Heinonen M2006)

1.2.3 Tổng quan về gốc tự do và chất chống oxy hóa

1.2.3.1 Gốc tự do là gì?(Halliwell n.d.)

Gốc tự do là bất kỳ loài nào có khả năng tồn tại độc lập chứa một hoặc nhiều điện tửchưa ghép đôi, một điện tử chưa ghép đôi là một điện tử đơn lẻ trong một quỹ đạo.Hầu hết các phân tử sinh học là không gốc chỉ chứa các electron ghép đôi

Hình 1.12 Công thúc cấu tạo của gốc tự do

Một gốc tự do có thể tặng điện tử chưa ghép đôi của nó cho một phân tử khác hoặc nó

có thể lấy một điện tử từ phân tử khác để ghép đôi Tuy nhiên, nếu một gốc cho mộtđiện tử hoặc lấy một điện tử từ một gốc không phải gốc thì gốc không trở thành mộtgốc tự do Do đó, một đặc điểm của các phản ứng của các gốc tự do là chúng có xuhướng tiến hành như những phản ứng dây chuyền từ một gốc này tấn công gốc khác

1.2.3.2 Chất chống oxy hóa

1.2.3.2.1 Khái niệm

Chất chống oxy hóa là chất có khả năng trì hoãn, làm chậm hoặc ngăn chặn các quátrình oxy hóa Synergists là chất tăng cường hoạt động của chất chống oxy hóa, màkhông phải là chất chống oxy hóa Vấn đề oxy hóa là một khía cạnh của việc bảo quảnthực phẩm, đặc biệt là khi các sản phẩm bị oxy hóa có mùi hoặc vị khó chịu(Schuler2017)

1.2.3.2.2 Cấu tạo

Chất chống oxy hóa chính là AH có thể trì hoãn hoặc ức chế phản ứng gốc lipid vớicác gốc peroxyl hoặc alkoxyl(R.O.L):

Hình 1.13 Nhóm AH phản ứng với các gốc peroxyl hoặc alkoxyl

Gốc tự do chống oxy hóa vẫn tiếp tục phản ứng tiếp được Bằng cách tạo thành cáchợp chất chống oxy hóa peroxy(R.O.L):

Hình 1.14 Gốc tự do chống oxy hóa phản ứng tiếp tục tạo thành peroxy

1.2.3.2.3 Lợi ích sức khỏe

Hạng chế bệnh mù loà ở trẻ sinh non(Halliwell n.d.)

Chống kháng khuẩn, chống oxy hoá: bạch cầu trung tính được hoạt hóa tạo ra để tiêudiệt vi khuẩn Tuy nhiên, nếu một số lượng lớn các tế bào thực bào được kích hoạttrong một khu vực chúng có thể gây ra tổn thương mô(Halliwell n.d.)

Trong một số dạng của hệ thống suy hô hấp ở người lớn, tổn thương phổi dường nhưđược điều hòa bởi một dòng bạch cầu trung tính vào phổi, nơi chúng được kích hoạt đểtạo ra prostaglandin, leukotrienes, các enzym phân giải protein như elastase và các loạioxy phản ứng(Grum and Ketai n.d.)

1.3 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TRÍCH LY

1.3.1 Nguyên lý

Trích ly là quá trình hoà tan dung môi chọn lọc một hay nhiều cấu tử có trong mẫunguyên liệu bằng cách cho nguyên liệu tiếp xúc với dung môi Động lực của quá trìnhtrích ly là sự chênh lệch nồng độ của cấu tử ở trong nguyên liệu và ở trong dung môi.Đây là quá trình truyền khối Trong quá trình trích ly dung môi thường ở dạng lỏngcòn nguyên liệu ở dạng pha rắn hoặc pha lỏng(Anon n.d.)

1.3.2 Các nhân tố ảnh hưởng(Anon n.d.)

Kích thước nguyên liệu: Kích thước của nguyên liệu càng nhỏ thì diện tích bề mặt tiếpxúc của nguyên liệu và dung môi sẽ càng lớn Do đó, việc trích ly các cấu tử củanguyên liệu vào dung môi sẽ trở nên dễ dàng hơn

Tỷ lệ khối lượng giữ nguyên liệu và dung môi: Với cùng một lượng nguyên liệu, nếu

ta tăng dung môi sử dụng thì hiệu suất trích ly sẽ tăng theo Đó là do sự chênh lệchnồng độ cấu tử cần trích ly trong nguyên liệu và trong dung môi sẽ càng lớn Tuynhiên, nếu lượng dung môi sử dụng quá lớn thì sẽ làm loãng dịch trích ly

Nhiệt độ trích ly: Khi tăng nhiệt độ các cấu tử sẽ chuyển động nhanh hơn, do đó sựhoà tan và khuếch tán của cấu tử từ nguyên liệu vào dung môi sẽ được tăng cường.Ngoài ra, khi nhiệt độ tăng độ nhớt của dung môi sẽ giảm, dung môi dễ dàng xuyênqua lớp nguyên liệu và làm cho diện tích tiếp xúc bề mặt giữ nguyên liệu và dung môicàng lớn

Thời gian trích ly: Khi tăng thời gian trích ly thì hiệu suất thu hồi chất chiết sẽ giatăng Tuy nhiên nếu thời gian trích ly quá dài thì hiều suất thu hồi chất chiết sẽ khôngtăng thêm đáng kể

Áp suất: Trong phương pháp trích ly bằng lưu chất siêu tới hạn, áp suất và nhiệt độ làhai yếu tố ảnh hưởng quyết định hiệu suất thu hồi chất chiết Thông thường khi tăng ápsuất và nhiệt độ thì quá trình trích ly diễn ra càng nhanh và hiệu suất trích ly sẽ tăngtheo Tuy nhiên việc tăng áp suất sẽ làm tăng chi phí vận hành và giá thành thiết bịcũng tăng cao

Độ ẩm nguyên liệu: Nhiều nghiên cứu trích ly chất có hoạt tính sinh học từ thực vật đãchọn phương pháp sấy nguyên liệu trước khi trích ly vì nhiều lý do như làm giảm độ

ẩm nguyên liệu(Müller and Heindl n.d.), thuận lợi cho quá trình trích ly(Marur andSodex, 1995) 26 Marur C J 1995) và bảo quản nguyên liệu cũng như giảm khốilượng cho hệ thống trích ly(Afoakwah et al., 2012) Afoakwah A.N., Owusu, J.,Adomako 2012), đồng thời cho hiệu suất trích các chất có hoạt tính sinh học caonhất(Bridi T J., Brijesh, S., Daswani 2006) Quá trình sấy gây ra sự phá vỡ cấu trúc tếbào tạo điều kiện cho dung môi và nguyên liệu tiếp xúc tốt hơn, do đó làm tăng khảnăng trích ly Quá trình sấy làm giảm độ ẩm nguyên liệu do đó làm tăng diện tích tiếpxúc của nguyên liệu cũng như làm tăng tỷ lệ dung môi sử dụng với nguyên liệu do đócho hiệu quả trích ly cao

1.3.3 Các phương pháp trích ly

1.3.3.1 Phương pháp Soxhlet

Chiết xuất Soxhlet chỉ được yêu cầu khi hợp chất mong muốn có độ hòa tan hạn chếtrong dung môi và tạp chất không hòa tan trong dung môi đó Nếu hợp chất mongmuốn có độ hòa tan cao trong dung môi thì có thể sử dụng phương pháp lọc đơn giản

để tách hợp chất khỏi chất không hòa tan Ưu điểm của hệ thống này là thay vì nhiềuphần dung môi ấm đi qua mẫu, chỉ cần một mẻ dung môi được tái chế Phương phápnày không thể được sử dụng cho các hợp chất bền nhiệt vì gia nhiệt kéo dài có thể dẫnđến sự phân hủy của các hợp chất(Velavan, Nadu, and Nadu 2015)

Hình 1.15 Thiết bị trích ly Soxhlet

1.3.3.2 Phương pháp ngâm

Phương pháp này liên quan đến việc ngâm và khuấy trộn các chất hòa tan và nguyênliệu thực vật với nhau Các dung môi sau đó được lấy ra, các cặn được lấy ra bằngcách vắt hoặc ly tâm Phương pháp này không hoàn toàn trích ly được hết các thànhphần hoạt tính có trong các nguyên liệu thực vật(Raaman 2006)

1.3.3.3 Phương pháp thẩm thấu

Phương pháp này nguyên liệu thực vật được làm ẩm bằng dung môi sau đó nguyênliệu được rửa lại bằng dung môi trích ly cho đến khi tất cả các thành phần hoạt tínhđược trích ly hoàn toàn Dung môi được tái sử dụng cho đến khi bão hòa Phương phápnày có hiệu quả hơn trong việc thu được các thành phần hoạt tính trong nguyên liệuhơn so với phương pháp ngâm(Raaman 2006)

1.3.3.4 Phương pháp thẩm thấu lạnh

Đây là phương pháp trích ly truyền thống được sử dụng bởi các nhà thảo dược trêntoàn thế giới Sử dụng một bình hoặc ống ngưng tụ, ở đáy ống có đế đã đục lỗ dùng đểchứa nguyên liệu thực vật dạng bột, dung môi được đổ vào đỉnh ống nơi nó ngấm quamẫu thực vật lọc ra dịch chiết và sau đó thoát ra khỏi đáy ống vào bình(Raaman 2006)

1.3.3.5 Phương pháp trích ngược dòng

Đây là một quá trình trích ly có hiệu quả cao bởi các dòng dung môi chảy theo hướngngược lại với nguyên liệu Không giống như phương pháp ngâm và thẩm thấu, đây làcác quá trình trích ly từng đợt, trong khi phương pháp này là liên tục Máy có bộ phậntrích ly hình xoắn ốc và thiết bị trích ly ngược dòng dạng băng chuyền là hai loại thiết

bị được sử dụng để trích ly ngược dòng(Raaman 2006)

1.3.3.6 Phương pháp trích ly bằng khí siêu tới hạn

Đây là phương pháp trích ly các hoạt chất bằng việc sử dụng khí ở trạng thái siêu tớihạn Nguyên liệu thực vật được đặt trong một bình chứa đầy khí dưới nhiệt độ đượckiểm soát và áp suất cao Khí hòa tan các thành phần hoạt tính có trong nguyên liệusau đó đi vào một buồng có áp suất và nhiệt độ thấp hơn để tách ra Dịch trích kết tủa

và được loại bỏ thông qua một van ở dưới cùng của buồng Các khí sau đó được tái sửdụng, khí thích hợp cho trích ly siêu tới hạn bao gồm carbon dioxide, nitơ, metan,charic, ethylene, nitơ oxit, sulfur dioxide, propan, propylene, armonia, và lưu huỳnhhexafluoride Một lợi thế của phương pháp trích ly siêu tới hạn là nó có thể diễn ra ởnhiệt độ thấp, do đó có thể giữ được chất lượng của các thành phần nhạy cảm với nhiệtđộ(Raaman 2006)

1.3.3.7 Phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng (MAE)

Hình 1.16 Lò vi sóng microwave (MAE)

Máy chiết vi sóng bao gồm bốn thành phần chính là máy phát hoặc nguồn vi sóng, ốngdẫn sóng, bộ phận phun hoặc bình chiết và bộ tuần hoàn Một hệ thống khép kín baogồm chủ yếu các bình chiết, bàn xoay, một buồng kín, thiết bị chỉnh nhiệt và nguồn visóng Một hệ thống đa chế độ là một khoang kín bên trong diễn ra sự phân tán ngẫu

nhiên của vi sóng Bộ chuyển đổi tia hoặc bàn xoay giúp tạo ra sự phân bố đồng đềunăng lượng vi sóng bên trong khoang, đặt mẫu bất kì đâu Quá trình chiết trong lò visóng được thực hiện bằng áp suất và nhiệt độ được kiểm soát(Delazar et al n.d.).

Cơ chế trích ly sử dụng sóng microwave gồm(Ani et al 2012)

Tách các chất hòa tan có trong nguyên liệu ở các vị trí khác nhau trong màngnguyên liệu dưới điều kiện khi tăng nhiệt độ và tăng áp suất

Khuếch tán dung môi trích ly vào màng nguyên liệu

Giải phóng các chất hòa tan trong nguyên liệu vào dung môi trích ly

MAE có nhiều ưu điểm: giảm lượng dung môi sử dụng, giảm thời giản trích ly, giảmthất thoát các chất dinh dưỡng có trong nguyên liệu(Sreeramulu and Raghunath 2010).Hiện nay phương pháp MAE đã được rất nhiều công nghiệp sử dụng và ngày càng giatăng vì lợi ích và sự tiện lợi của nó như là công nghiệp thực phẩm, y tế, cao su, maymặc, gỗ và gốm sứ, ngoài ra trong lãnh vực môi trường thì phương pháp MAE cònđược 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 tổnghợp(Wu 2008)

1.3.3.8 Các nghiên cứu bắp tím ngoài nước

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu liên quan về bắp tím nhưng chủ yếu là trích lycác giá trị sinh học từ hạt bắp tím Năm 2014, tác giả Journal đã nghiên cứu ảnh hưởngcảu điều kiện ép đùn lên hàm lượng anthocyanin lên màu của snack(Anon 2014) Râubắp đã được sử dụng như một loại thảo mộc ở Trung Quốc, kết quả nghiên cứu của tácgiả (Resources 2013) về hàm lượng của các hợp chất phenolic, flavonoid vàanthocyanin và hoạt động chống oxy hóa từ râu bắp để sử dụng sản xuất trong ngànhcông nghiệp và để nhân giống trong thí nghiệm tiếp theo theo kết quả nghiên cứu của(Ku, Kim, and Kang 2009) về hoạt tính chống oxy háo và các thành phần chức năngcủa râu bắp Kết quả là, hàm lượng của các hợp chất phenolic và flavonoid lần lượt từ

532 mg/100 g đến 3.274 mg/100 g và từ 980 mg/100 g đến 2.420 mg/100 g Với kếtquả nghiên cứu của (Sepehri and Derakhshanfar 2011) từ râu bắp để nghiên cứu lợi íchcủa râu bắp khi ứng dụng vào thực phẩm chức năng để chống lại một số bệnh dại

Chương 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 NGUYÊN LIỆU BẮP TÍM

Nguyên liệu sử dụng là bắp tím, mua ở Long An Lựa chọn những trái bắp vỏ cònxanh tươi, không bị héo râu, hạt đồng đều nhau không quá thưa, màu hạt phải có màutím đậm không quá nhạt

2.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ - HÓA CHẤT

Danh mục hóa chất

Bảng 2.1 Hoá chất dùng trong nghiên cứu

1 Ethanol ( C2H5OH),Methanol

2 Acetone (C3H6O) 99.8 % (Trung Quốc)

3 Acid acetic (CH3COOH)

(Trung Quốc) 99.5% (Trung Quốc)

4 Sắt (III) clorua (FeCl3.6H2O) 99% (Trung Quốc)