Sử dụng sóng siêu âm trích ly các hợp chất kháng oxy hóa trong quả táo ta (ziziphus mauritiana l )

Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo, công suất và thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin C, hàm lượng phenolic tổng và hoạt tính chống oxy hóa của dịch trích táo ta đã đư

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Công trình đượcc hoàn thành tại trường Đại học Bách Khoa tp HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

1 PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn

2 TS Võ Đình Lệ Tâm

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Tôn Nữ Minh Nguyệt

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Hoàng Kim Anh

Luận văn được bảo vệ tại trường Đại học Bách Khoa tp.HCM, ngày 23 tháng 7

năm 2015

Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 Chủ tịch hội đồng: TS Võ Thị Bạch Huệ

2 Phản biện 1: TS Tôn Nữ Minh Nguyệt

3 Phản biện 2: TS Hoàng Kim Anh

4 Ủy viên: TS Lê Phi Nga

5 Ủy viên, thư kí: TS Trần Thị Ngọc Yên

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận Văn và Trưởng Khoa quản

lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 12/11/1989 Nơi sinh: Đồng Nai

Chuyên ngành: Công nghệ Thực Phẩm & Đồ Uống Mã số: 60 54 02

I TÊN ĐỀ TÀI: Sử dụng sóng siêu âm trích ly các hợp chất kháng oxy hóa trong quả

táo ta (Ziziphus mauritiana L.)

II NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ:

1 Nội dung

 Chọn điều kiện xử lý siêu âm tốt nhất để thu chất lượng dịch táo cao nhất (hoạt tính kháng oxy hóa, phenolic và vitamin C)

 Tối ưu hóa điều kiện siêu âm để thu hoạt tính kháng oxy hóa cao nhất

 Xác định các thông số động học của quá trình trích ly

2 Nhiệm vụ

 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến chất lượng dịch táo

 Khảo sát ảnh hưởng của công suất siêu âm đến chất lượng dịch táo

 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến chất lượng dịch táo

 Tối ưu hóa điều kiện xử lý siêu âm để thu hoạt tính kháng oxy hóa cao nhất

 Xác định các thông số động học của quá trình trích ly các hợp chất phenolic và vitamin C

 Xây dựng phương trình động học quá trình trích ly các hợp chất phenolic và vitamin C trong dịch táo

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/01/2015

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2015

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Họ và tên: Hoàng Thị Lài

Ngày/tháng/năm sinh: 12/11/1989

Nơi sinh: Đồng Nai

Địa chỉ liên lạc: 180/7 ấp Nhân Trí, xã Xuyên Mộc, huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa

- Vũng Tàu

Quá trình đào tạo:

 2007-2011: Sinh viên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật tp HCM

 2013-2015: Học viên cao học trường Đại học Bách Khoa tp HCM

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng yêu cầu

Tác giả luận văn

Hoàng Thị Lài

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Văn Việt Mẫn và cô Võ Đình Lệ Tâm, những người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thành viên trong gia đình tôi, những người đã luôn ủng hộ hết mình về tinh thần cũng như vật chất trong suốt thời gian học tập của tôi

Tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô thuộc bộ môn Công nghệ thực phẩm, Đại học Bách Khoa Tp HCM đã nhiệt tình dạy dỗ, chỉ bảo, hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

Sau cùng, tôi xin cảm ơn các anh chị, các bạn và các em cùng làm trong phòng thí nghiệm Công nghệ thực phẩm, những người đã đồng hành cùng tôi trong thời gian thực hiện luận văn cao học tại trường Đại học Bách Khoa Tp HCM

Tp HCM, ngày tháng năm 2015

Hoàng Thị Lài

ABSTRACT

Ziziphus mauritiana L has been found rich in antioxidants including phenolic

compounds and ascorbic acid In this study, the effect of water/material ratio, ultrasonic power and ultrasonic time on the level of ascorbic acid, total phenolics and

antioxidant activity of Ziziphus mauritiana L fruit extract were investigated The

Response Surface Methodology (RSM) was then used to optimize the condition of Ultrasound- Assisted Extraction (UAE) for maximizing the antioxidant activity of the extract The optimal conditions for UAE included water/material ratio of 2, sonication power of 18 W/g and sonication time of 4.5 minutes Under the optimal conditions, the ascorbic acid content increased by 23%, the total phenolic level raised by 29%, the antioxidant activity augmented by 37% (using Ferric Reducing Antioxidant Potential assay) and 33% (using ABTS radical scavenging capacity assay) compared with those

in the conventional extraction The extraction rate constant of ascorbic acid and total phenolic increased 4.9 and 1.87 fold, respectively, compared with those achieved in the non ultrasonic extraction Therefore UAE could be an useful method for extraction

of Ziziphus mauritiana L fruit juice with high antioxidant content

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Quả táo ta Ziziphus mauritiana L giàu các hợp chất kháng oxy hóa như các hợp

chất phenolic và vitamin C Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo, công suất và thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin C, hàm lượng phenolic tổng và hoạt tính chống oxy hóa của dịch trích táo ta đã được khảo sát Phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) sử dụng để tối ưu hóa điều kiện trích ly có sóng siêu âm hỗ trợ để dịch trích có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất Khi siêu âm với điều kiện tối ưu là tỷ lệ nước/táo là 2, công suất 18 W/g, thời gian 4.5 phút, hàm lượng ascorbic tăng 23%, hợp chất phenolic tổng tăng 29%, hoạt tính chống oxy hóa theo FRAP (khả năng kháng oxy hóa được thể hiện qua sự khử ion Fe3+) tăng 37% và hoạt tính chống oxy hóa theo ABTS (khả năng nhốt gốc tự do ABTS) tăng 33% so với đối chứng không xử lý siêu

âm Hằng số tốc độ trích ly của vitamin C và phenolic tổng của phương pháp xử lý siêu âm tăng 4.9 và 1.87 lần so với phương pháp không sử dụng siêu âm Vì vậy trích

ly có hỗ trợ siêu âm là một phương pháp tiềm năng để tăng hiệu quả trích ly các hợp chất chống oxy hóa từ trái táo ta

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

ABSTRACT iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Quả táo ta 3

2.1.1 Nguồn gốc cây táo ta (Ziziphus mauritiana L.) 3

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của quả táo 4

2.1.3 Hàm lượng vitamin C trong quả táo 4

2.1.4 Các hợp chất phenolic trong quả táo 5

2.1.5 Hoạt tính kháng oxy hóa trong quả táo 5

2.2 Ứng dụng sóng siêu âm trong chế biến thực phẩm 6

2.2.1 Khái niệm sóng siêu âm 6

2.2.2 Cơ chế tác động của sóng siêu âm trong môi trường lỏng 7

2.2.2.1 Cơ chế sủi bong bóng 7

2.2.2.2 Cơ chế vi dòng 7

2.2.3.1 Công suất siêu âm 8

2.2.3.2 Thời gian xử lý siêu âm 8

2.2.3.3 Nhiệt độ 8

2.2.3.4 Dung môi trích ly 8

2.2.3.5 Tỉ lệ nguyên liệu và dung môi 9

2.2.4 Một số kết quả nghiên cứu sử dụng sóng siêu âm hỗ trợ quá trình trích ly dịch quả 9

2.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu về trái táo ta 10

2.4 Tính mới của đề tài 11

CHƯƠNG 3 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

3.1 Nguyên liệu và thiết bị 12

3.1.1 Nguyên liệu 12

3.1.2 Thiết bị 12

3.2 Phương pháp nghiên cứu 12

3.2.1 Mục đích nghiên cứu 12

3.2.2 Quy trình thu nhận dịch táo ở quy mô phòng thí nghiệm 13

3.2.3 Sơ đồ nghiên cứu 14

3.2.4 Nội dung nghiên cứu 16

3.2.4.1 Khảo sát nguyên liệu 16

3.2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý siêu âm đến chất lượng nước táo 16

3.2.4.3 Tối ưu hóa quá trình xử lý siêu âm bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 17

3.2.4.4 Xác định các thông số động học của quá trình trích ly 18

3.3 Các phương pháp phân tích 19

3.3.1 Phương pháp phân tích hàm lượng vitamin C 19

3.3.2 Phương pháp phân tích hàm lượng hợp chất phenolic tổng 20

3.3.3 Phương pháp phân tích hoạt tính kháng oxy hóa 20

3.3.3.1 Phương pháp phân tích hoạt tính oxy hóa theo ABTS (2,2-Azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) 20

3.3.3.2 Phương pháp phân tích hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP 21

3 4 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 21

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 22

4.1 Khảo sát hàm lượng vitamin C và phenolic trong nguyên liệu táo tươi 22

4.2 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý siêu âm đến chất lượng nước táo 22

4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến chất lượng nước táo 22

4.2.1.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng vitamin C 22

4.2.1.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng phenolic tổng 23

4.2.1.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hoạt tính kháng oxy hóa 24

4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của công suất siêu âm đến chất lượng nước táo 26

4.2.2.1 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng vitamin C 26

4.2.2.2 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hợp chất phenolic tổng 27

4.2.2.3 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hoạt tính kháng oxy hóa 29

4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến chất lượng nước táo 30

4.2.3.1 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin C 30

4.2.3.2 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng 31

4.2.3.3 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hoạt tính kháng oxy hóa 33

4.3 Tối ưu hóa quá trình xử lý siêu âm bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 34 4.4 Xác định các thông số động học của quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính kháng oxy hóa trong dịch táo 41

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46

5.1 Kết luận 46

5.2 Kiến nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

Phụ lục A Các phương pháp phân tích 55

Phụ lục B Kết quả thí nghiệm 60

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong quả táo Ấn Độ (tính theo khối lượng tươi) [33][76] [77] 4Bảng 2.3 Các hợp chất polyphenol trong quả táo ta theo nghiên cứu của Memon [37] 10Bảng 3.1 Bảng bố trí thí nghiệm các thông số khảo sát của ma trận quy hoạch thực nghiệm 18Bảng 4.1 Kết quả khảo sát hàm lượng vitamin C, hợp chất phenolic của quả táo tươi 22Bảng 4.2 Ma trận quy hoạch thực nghiệm sử dụng phần mềm Modde 5 và kết quả 36Bảng 4.3 Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hoạt tính kháng oxy hóa của dịch quả táo (theo phương pháp FRAP) 37Bảng 4.4 Kết quả thực nghiệm theo các giá trị tối ưu tìm được là 40Bảng 4.5 So sánh thông số động học quá trình trích ly hợp chất phenolic và vitamin C khi có và không sử dụng siêu âm hỗ trợ trích ly 44

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Quả táo ta 3

Hình 2.2 Sự hình thành và nổ bể bong bóng do sóng siêu âm 6

Hình 3.1 Quy trình thu nhận dịch táo ở quy mô phòng thí nghiệm 13

Hình 3.2 Sơ đồ nghiên cứu 15

Hình 3.3 Nguyên lý của phương pháp ABTS 21

Hình 4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng vitamin C 23

Hình 4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng phenolic tổng 24

Hình 4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hoạt tính kháng oxy hóa 25

Hình 4.4 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng vitamin C 26

Hình 4.5 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng 27

Hình 4.7 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin C 30

Hình 4.8 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng 32

Hình 4.9 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hoạt tính kháng oxy hóa 33

Hình 4.10 Đồ thị bề mặt đáp ứng hoạt tính kháng oxy hóa theo phương trình hồi qui trên không gian 3 chiều 38

Hình 4.11 Đồ thị bề mặt đáp ứng hoạt tính kháng oxy hóa theo phương trình hồi qui trên không gian 2 chiều 39

Hình 4.12 Hàm lượng vitamin C và phenolic theo thời gian trích ly có sử dụng siêu âm 42

Hình 4.13 Hàm lượng vitamin C và phenolic theo thời gian trích ly không sử dụng siêu âm 42

Hình 4.14 Đồ thị biểu diễn giá trị nghịch đảo tốc độ trích ly các hợp chất phenolic và vitamin C trong trường hợp có sử dụng sóng siêu âm 43

Hình 4.15 Đồ thị biểu diễn giá trị nghịch đảo tốc độ trích ly các hợp chất phenolic và vitamin C theo trong trường hợp không sử dụng sóng siêu âm 43

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ABTS: 2,2’ –Azinolis-(3-ethylBenzo Thiazoline-6-Sulfonic acid)

ANOVA: ANalysis Of VAriance- phân tích sự khác biệt)

CCC: Central Composite Circumscribed design - Quy hoạch thực nghiệm được giới hạn quanh tâm)

FCR: Folin- Ciocalteau reagent - Thuốc thử Folin- Ciocalteau

FRAP: Ferric ion Reducing Antioxidant Power - Khả năng kháng oxy hóa được thể hiện qua sự khử ion Fe3+

GAE: Gallic acid Equivalent – Hàm lượng phenolic tổng tính theo đương lượng acid Gallic

RMS: Response Surface Modelling – Mô hình bề mặt đáp ứng

TE/TEAC: Trolox Equivalent/ Trolox Equivalent Antioxidant Capicity – Hoạt tính kháng oxy hóa tính theo đương lượng Trolox

TPC: Total Phenolic Content – hợp chất phenolic tổng

TPTZ: 2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trái cây được coi là một nguồn dưỡng chất phong phú có chứa các đường, acid hữu cơ, vitamin và khoáng Djuric và cộng sự (1998) cho rằng chế độ ăn nhiều trái cây giảm sự oxy hóa DNA, ngăn ngừa bệnh ung thư [1] Dữ liệu từ trung tâm “Nghiên cứu

Y tế và các chuyên gia y tế” cho thấy chế độ ăn hàng ngày cung cấp trái cây hoặc rau quả có thể giảm 4% nguy cơ đối với bệnh tim mạch vành [2] Nhiều nghiên cứu đã cho rằng các chất có hoạt tính sinh học và chất chống oxy hóa có trong các loại rau quả có tác dụng chống lại các bệnh mãn tính và thoái hóa [4] [5] [6] Các chất chống oxy hóa phổ biến là tocopherol, carotenoid, acid ascorbic và các hợp chất phenolic [7] [8] Phenolic thể hiện hoạt tính chống oxy hóa thông qua các cơ chế khác nhau như loại bỏ các gốc tự do, phản ứng với các kim loại… do đó ngăn ngừa sự hư hỏng của lipid, protein và acid nucleic, từ đó hạn chế sự tổn thương của tế bào [9] Các chất chống oxy hóa thường gặp trong các loại trái cây như flavonoid, tannin, anthocyanin…[10]

Quả táo ta (Ziziphus mauritiana L.) là nguồn cung cấp vitamin C, đường và các

khoáng chất khác nhau Ngoài ra, chúng còn chứa một lượng lớn các hợp chất phenolic và có hoạt tính kháng oxi hóa khá cao [11] [12] [13] Tuy nhiên, ở Việt Nam

có rất ít công bố khoa học về thu nhận nước quả táo giàu chất kháng oxy hóa

Quá trình trích ly dịch quả chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố Để đạt được hiệu quả khai thác tối đa, cần khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (nước), nhiệt độ, thời gian…[14] [15] [16] Có nhiều phương pháp hỗ trợ quá trình trích ly dịch quả như xử

lý cơ học, sử dụng enzyme…Phương pháp sử dụng các chế phẩm enzyme được khá nhiều tác giả nghiên cứu Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế là thời gian xử lý khá dài dễ làm tổn thất các chất có hoạt tính sinh học Ngoài ra, enzyme có tính đặc hiệu, phân cắt chọn lọc, nếu chỉ sử dụng một loại enzyme thì khó có thể trích ly được nhiều hợp chất mong muốn Việc sử dụng kết hợp các loại chế phẩm enzyme cũng kém khả thi vì mỗi loại enzyme chỉ hoạt động tối ưu trong một số điều kiện nhất định nên sau quá trình trích ly, một số hợp chất vẫn còn sót lại trong bã [17]

Xử lý nguyên liệu với sóng siêu âm là một giải pháp kỹ thuật mới có thể áp dụng

để hỗ trợ quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật [18] Ưu điểm của kỹ thuật này là làm tăng đáng kể hiệu suất thu hồi chất chiết, rút ngắn thời gian

trích ly [19] Ngoài ra, phương pháp này còn có những ưu điểm khác như thiết bị đơn giản, dễ vận hành trong sản xuất công nghiệp Một số nghiên cứu trước đây cho thấy sóng siêu âm có thể làm tăng hàm lượng các chất chống oxy hóa trong dịch quả như acid ascorbic, phenolic từ nguyên liệu trái sim, ổi, sơri…Do sóng siêu âm phá vỡ thành tế bào, giảm kích thước nguyên liệu, tăng cường quá trình truyền khối của chất nội bào với dung môi nhờ hiện tượng xâm thực khí [20] [21]

Trong đề tài luận văn này, chúng tôi “sử dụng sóng siêu âm trích ly các hợp chất

kháng oxy hóa trong quả táo ta (Ziziphus mauritiana L.)’’ nhằm mục đích thu nhận

dịch quả táo ta giàu các hợp chất chống oxy hóa Hy vọng rằng kết quả bước đầu sẽ làm tiền đề cho những nghiên cứu tiếp theo nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng sản phẩm nước quả từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền và phổ biến ở Việt Nam

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

2.1 Quả táo ta

2.1.1 Nguồn gốc cây táo ta (Ziziphus mauritiana L.)

Táo ta (Ziziphus mauritiana L.) thuộc về họ táo (Rhamnaceae), là loại cây ăn

quả vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới có nguồn gốc từ Bắc bán cầu [22] Táo ta còn có các tên gọi: táo chua, táo sa mạc, táo Ấn Độ, táo gai Vân Nam…

Chi táo ta có 135-170 loài [23][24] trong đó có 17 loài có nguồn gốc từ Ấn Độ [25] Các loài chi táo ta được phân bố khắp các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới ở cả hai bán cầu và tập trung ở các nước Afghanistan, Algeria, Autralia, Bangladesh, Trung Quốc, Ai Cập, Ấn Độ, Thái Lan, Việt Nam [26]

Ziziphus mauritiana L còn được gọi là ber hay jujube, được canh tác ở các vùng

khô hạn của Ấn Độ và Pakistan, chúng cũng được trồng ở một số nước Châu Phi [27]

Phân loại khoa học theo USDA (United States Department of Agriculture)

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của quả táo

Thành phần dinh dưỡng trong trái cây phụ thuộc rất nhiều vào độ chín, giống loài, khí hậu, thành phần đất, vị trí địa lý và điều kiện bảo quản…[28]

Quả táo ta có giá trị dinh dưỡng cao, là một nguồn giàu vitamin C, B, các loại khoáng như Ca, K, Br Trong thành phần quả tươi chứa 81-83% ẩm, 17% carbohydrate, 0.8% protein, 0.07% chất béo Citric, malonic và malic acid là các acid hữu cơ chính trong táo Vị chua của táo ta được xác định do các axit hữu cơ và một số thành phần hữu cơ khác như các hợp chất phenolic [29]

2.1.3 Hàm lượng vitamin C trong quả táo

Hàm lượng acid ascorbic trong táo ban đầu thấp và tiếp tục tăng cho đến khi đạt đến độ chín sinh lý [30] Bal và cộng sự (1995) cũng ghi nhận sự tăng hàm lượng vitamin C theo sự trưởng thành của táo Umran [31] Có sự khác biệt đáng kể về hàm

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong quả táo Ấn Độ (tính theo khối lượng tươi) [33][75] [76]

17 5.4-10.5 1.4-6.2 3.2-8.0 0.30-0.59 25.6 26.8 0.76-1.80 0.020-0.024 0.020-0.038 0.700-0.873 0.2-1.1 65.8-76.0 0.1-0.2 2.2-3.4

lượng acid ascorbic trong các công bố khoa học trước đây: Koley và cộng sự (2011) ghi nhận hàm lượng vitamin C trong táo Ấn Độ là 19.54-99.49 mg/100g [32] trong khi Pareek (2013) cho rằng hàm lượng vitamin C trong táo Ấn Độ đạt 65.8-76 mg/100g [33], Krishana và cộng sự (2013) khảo sát hàm lượng vitamin C trong 28 loại táo khác nhau ở Ấn Độ và nhận thấy có sự khác biệt đáng kể: lượng vitamin C dao động từ 47.81 mg/100g đến 160.12 mg/100g [34]

2.1.4 Các hợp chất phenolic trong quả táo

Hợp chất phenolic có khả năng kháng oxy hóa, chúng phân bố rộng rãi trong giới thực vật [35] Các nghiên cứu trước đây cho thấy thành phần phenolic trong các giống táo là khác nhau có ý nghĩa thống kê Acid caffeic, acid p-hydroxybenzoic, acid ferrulic và acid p-coumaric là các phenolic acid có trong táo ta [36]

Hàm lượng phenolic của táo dao động 48.69-196.34 mg GAE/100g [34], một nghiên cứu khác lại có kết quả là 172-328.6 mg GAE/100g [32], Memon (2012) lại xác định hàm lượng phenolic trong táo là 12.8 mg GAE/g [37], còn theo nghiên cứu của Kamiloglu và cộng sự (2009) thì hàm lượng phenolic trong táo từ 25-42 mg GAE/g chất khô [38] Những khác biệt về thành phần phenolic có thể do ảnh hưởng của nhiều yếu tố bên ngoài như thành phần đất, vị trí địa lý, điều kiện khí hậu và cường độ ánh sáng [39]

2.1.5 Hoạt tính kháng oxy hóa trong quả táo

Khả năng kháng oxy hóa đo được của một mẫu phụ thuộc vào bản chất của phương pháp đo [40] Do đó, không có phương pháp duy nhất có thể đánh giá đầy đủ hoạt tính kháng oxy hóa tổng của các loại thực phẩm Trong một nghiên cứu của Krishna (2013), hoạt tính kháng oxy hóa trung bình của các loại táo lần lượt là 2,9-6,33 µMTE/g và 2,63-6,09 µMTE/g, được xác định bằng các phương pháp CUPRAC

và FRAP [34] Koley (2011) cho rằng hoạt tính kháng oxy hóa trong táo đạt 13.93 µMTE/g theo phương pháp FRAP và 12.59-29.45 µMTE/g theo phương pháp ABTS [32]

7.41-Krishna (2013) nhận thấy tổng số phenolic và flavonoid có mối tương quan mật thiết với khả năng chống oxy hóa: hàm lượng phenolic tổng, flavonoid cao thì khả

năng kháng oxy hóa tốt hơn và hàm lượng phenolic tổng, flavonoid thấp thì khả năng kháng oxy hóa thấp hơn [34] Như vậy, các chất phenolic và flavonoid giữ vai trò quan trọng đối với hoạt tính chống oxy hóa Tuy nhiên, phenolic cao có thể gây ra hiện tượng hóa nâu Thaipong và cộng sự (2006) báo cáo rằng acid ascorbic có thể ức chế enzyme hóa nâu trong trái ổi [41] Táo ta chứa lượng acid ascorbic khá cao nên ít gặp vấn đề hóa nâu Các mối tương quan tích cực giữa hoạt tính chống oxy hóa và tổng hàm lượng phenolic cũng đã được báo cáo bởi những tác giả khác [35], nhưng một số tác giả cho rằng khả năng chống oxy hóa có ít sự tương quan với hàm lượng acid ascorbic [42]

2.2 Ứng dụng sóng siêu âm trong chế biến thực phẩm

2.2.1 Khái niệm sóng siêu âm

Sóng siêu âm là vùng sóng có tần số cao hơn tần số tối đa mà con người có thể nghe được Sóng siêu âm có khoảng tần số từ 20 kHz đến 100 MHz [43]

Sóng siêu âm sẽ gây ra những thay đổi hóa học và vật lý trong môi trường chất lỏng Sóng siêu âm được truyền qua mẫu lỏng làm hình thành các bong bóng, với chu

kì kéo và nén liên tục, làm bọt khí lớn dần Các bong bóng tăng kích thước trong thời gian một vài chu kỳ đến một kích thước tối đa Khi bong bóng đạt đến kích thước tối

đa, chúng sẽ bị nổ bể, tạo ra năng lượng cho hiệu ứng hóa học và cơ (Hình 2.2) Hiện

Hình 2.2 Sự hình thành và nổ bể bong bóng do sóng siêu âm

tượng sủi bong bóng và nổ bể là một hiện tượng đáng chú ý gây ra trong chất lỏng do tác động của sóng siêu âm Trong các mẫu lỏng, mỗi bong bóng nổ bể đóng vai trò như một "điểm nóng" cục bộ tạo ra nhiệt độ khoảng 5000oC và áp lực khoảng 2000 at

2.2.2 Cơ chế tác động của sóng siêu âm trong môi trường lỏng

2.2.2.1 Cơ chế sủi bong bóng

Sóng siêu âm truyền trong môi trường lỏng sẽ xảy ra quá trình kéo và nén liên tục Quá trình kéo giãn tác động áp suất âm đẩy các phần tử chất lỏng ra xa nhau trong khi quá trình nén tác động áp suất dương đẩy các phần tử chất lỏng lại gần nhau Khi năng lượng đủ lớn, trong quá trình kéo giãn từ các phân tử khí trong chất lỏng sẽ hình thành các bong bóng khí [43]

Sau nhiều chu trình kéo và nén, các bong bóng khí hấp thu năng lượng và không ngừng gia tăng về thể tích, đến một giới hạn nhất định các bong bóng khí không thể duy trì hình dạng và bị nổ tung Bong bóng nổ tạo ra năng lượng có lực cắt cao Sự nổ

vỡ các bong bóng làm phá vỡ cấu trúc, giảm kích thước nguyên liệu, giải phóng chất chiết giúp hỗ trợ quá trình trích ly [20][21]

Hiện tượng nổ bong bóng tạo ra sự chảy rối, va chạm các phân tử với nhau với vận tốc lớn, lực cắt lớn làm tăng quá trình truyền khối giữa dung môi và chất chiết Sự sủi bong bóng, va chạm giữa các phân tử làm xuất hiện các vết nứt ở các hạt lớn, bào mòn bề mặt ở các hạt nhỏ giúp phá vỡ cấu trúc nguyên liệu cần trích ly [44] Việc sử dụng sóng siêu âm sẽ làm tăng đáng kể hiệu suất trích ly, tốc độ trích ly và rút ngắn thời gian trích ly Tuy nhiên, siêu âm làm tăng đáng kể nhiệt độ của khối nguyên liệu nên khi trích ly các hợp chất mẫn cảm với nhiệt độ cần có biện pháp ổn định nhiệt độ [45]

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm

2.2.3.1 Công suất siêu âm

Tăng công suất siêu âm sẽ làm tăng mức năng lượng được truyền vào môi trường [43], do đó khi tăng tăng công suất siêu âm thì hiệu suất trích ly sẽ tăng Tuy nhiên hiệu suất trích ly tăng trong một khoảng tăng công suất nhất định, do một phần năng lượng sóng có thể chuyển thành dạng nhiệt năng [46]

2.2.3.2 Thời gian xử lý siêu âm

Thời gian xử lý siêu âm càng dài thì sóng siêu âm tác động làm biến đổi nguyên liệu càng sâu sắc Tuy nhiên thời gian trích ly khác nhau tùy loại nguyên liệu, công suất siêu âm, loại và lượng dung môi sử dụng Các nghiên cứu của Le (2011), Quang (2014) và Nguyen (2014) trên các đối tượng quả táo tây, nho và dâu tằm cho thấy mỗi loại trái cây có thời gian xử lý siêu âm khác nhau để thu được hiệu suất cao nhất [47][48][49]

2.2.3.3 Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ hòa tan của cấu tử trích ly, độ nhớt dịch trích, độ bền của cấu tử cần trích Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến môi trường truyền sóng, ảnh hưởng đến quá trình truyền năng lượng của sóng siêu âm, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả trích

ly Palma và Barroso (2002) nhận thấy siêu âm ở nhiệt độ cao hơn sẽ có hiệu quả trích

ly cao hơn, do sự gia tăng hiện tượng sủi bong bóng Tuy nhiên, hiện tượng này giảm khi tăng nhiệt độ đến gần điểm sôi của dung môi Ngoài ra các hợp chất mẫn cảm với nhiệt độ sẽ bị phá hủy khi nhiệt độ tăng cao [50] Theo Prommajak và cộng sự (2014) thì hàm lượng chất trích ly thay đổi khi tăng nhiệt độ từ 30 đến 700C[51] Do đó tùy từng loại nguyên liệu và chất chiết cần thu nhận mà nhiệt độ siêu âm sẽ thay đổi

2.2.3.4 Dung môi trích ly

Dung môi là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly Dung môi sử dụng để trích ly tùy thuộc vào tính chất của chất cần trích ly: độ phân cực, độ hòa tan của chất cần trích ly và chất không mong muốn, mục đích trích ly, khả năng tách dung

môi sau khi trích ly…[19] Để thu nhận dịch quả trong chế biến thực phẩm, dung môi được chọn là nước

2.2.3.5 Tỉ lệ nguyên liệu và dung môi

Theo Li và cộng sự (2005) khi tăng tỷ lệ dung môi thì hiệu suất trích ly sẽ tăng Nhưng khi tăng lượng dung môi quá cao thì hiệu suất trích ly không tăng do cấu tử cần trích ly đã hòa tan vào dung môi Nếu sử dụng lượng dung môi thấp thì hiệu suất trích

ly thấp do các cấu tử không hòa tan vào dung môi hoàn toàn [52] Do đó tỷ lệ nguyên liệu và dung môi là một yếu tố quan trọng cần xác định để tăng hiệu quả trích ly và tránh làm loãng dịch quả trích ly được

2.2.4 Một số kết quả nghiên cứu sử dụng sóng siêu âm hỗ trợ quá trình trích ly dịch quả

Le và cộng sự (2010) đã sử dụng sóng siêu âm để thu nhận nước quả nho Kết quả cho thấy hiệu suất trích ly chất chiết tăng 3% và thời gian trích ly giảm hơn ba lần khi so sánh với phương pháp xử lý enzyme [48]

Carrera và cộng sự (2012) sử dụng sóng siêu âm hỗ trợ trích ly các hợp chất phenolic trong quả nho Hàm lượng các chất trong dịch trích thu được bao gồm phenolic tổng, anthocyanin, tannin cao hơn hoặc tương đương so với khi sử dụng phương pháp thông thường nhưng thời gian trích ly rút ngắn được 10 lần [53]

Quang và cộng sự (2014) đã tìm ra điều kiện tối ưu để trích ly dịch quả táo tây

(Malus domestica) giàu hợp chất chống oxy hóa Với công suất 20W/g và thời gian 7.3

phút, hoạt tính kháng oxy hóa của dịch quả là 13.18 mol TEAC/g chất khô và giá trị này cao hơn 68% so với mẫu không xử lý siêu âm [47]

Khi xử lý enzyme trong điều kiện có và không xử lý siêu âm trong quá trình chế biến nước quả sơri, Dang và cộng sự (2012) nhận thấy sự kết hợp sóng siêu âm và enzyme làm cho hiệu suất trích ly chất chiết tăng 9%, đồng thời giảm nồng độ enzyme 27% và thời gian xử lý enzyme giảm 24% so với mẫu chỉ xử lý enzyme [54]

2.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu về trái táo ta

Memon và cộng sự (2012) sử dụng sóng siêu âm để trích ly các hợp chất phenolic trong táo ta với dung môi methanol: nước theo tỷ lệ 60:40 (v/v) và thu được kết quả hàm lượng các chất như sau [37]:

Koley và cộng sự (2011) nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình trích ly có sự hỗ trợ enzyme đến thành phần dinh dưỡng của táo ta Kết quả thu được cho thấy hàm lượng vitamin C, phenolic tổng, flavonoid lần lượt tăng 70%, 66% và 45% khi sử dụng chế phẩm ß-glucanase (Viscozyme) Việc sử dụng chế phẩm ß-glucanase từ

Aspergillus sp sẽ cho hiệu quả cao hơn khi sử dụng chế phẩm pectinase EC 3.2.1.1 từ Aspergillus niger [55]

Suzie và cộng sự (2014) nghiên cứu sự biến đổi hoạt tính kháng oxy hóa trong suốt thời gian chín của quả táo ta và cho rằng hoạt tính kháng oxy hóa phụ thuộc vào quá trình phát triển quả; trong đó flavanol và tannin có ảnh hưởng sâu sắc đến hoạt tính kháng oxy hóa [56]

Kavitha và cộng sự (2014) nghiên cứu ảnh hưởng của chiếu xạ tia gamma đến khả năng kháng oxy hóa của táo ta Khi chiếu xạ 1 kGy thì tổng flavonoid tăng 208% nhưng lại làm giảm hàm lượng phenolic tổng 18%, hoạt tính chống oxy hóa giảm 65% [57]

Bảng 2.3 Các hợp chất phenolic trong quả táo ta theo nghiên cứu của Memon [37]

2.4 Tính mới của đề tài

Đến nay đã có nhiều nghiên cứu về quả táo ta cũng như các công bố khoa học về thu nhận dịch quả táo ta Tuy nhiên chưa có công bố khoa học về sử dụng sóng siêu

âm để trích ly dịch quả táo ta Ziziphus mauritiana L

Phương pháp sử dụng sóng siêu âm được nhiều tác giả nghiên cứu hỗ trợ trích ly

từ nhiều loại quả khác nhau và có kết quả khá khả quan Luận văn này sẽ nghiên cứu

sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình xử lý siêu âm đến các hợp chất kháng oxy hóa trong quả táo ta Nội dung nghiên cứu gồm có khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung, công suất siêu âm và thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin

C, phenolic tổng, hoạt tính kháng oxy hóa theo phương pháp FRAP và ABTS, đồng thời xác định các thông số động học của quá trình trích ly

CHƯƠNG 3 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nguyên liệu và thiết bị

3.1.1 Nguyên liệu

Táo ta (Ziziphus mauritiana L.) được mua tại nhà vườn ở Phan Rang, Ninh

Thuận Táo được phân loại, bỏ trái kém chất lượng, rửa sạch, cho vào túi nilon và bảo quản ở -18oC để sử dụng cho quá trình thí nghiệm

3.1.2 Thiết bị

Các thiết bị sử dụng trong thí nghiệm gồm có:

Thiết bị siêu âm dạng thanh Sonics & Materials Inc., VC 750, Hoa Kỳ với các thông

số kĩ thuật:

 Tần số: 20 kHz

 Công suất: 0-750 W

 Kích thước đầu phát sóng siêu âm: dài 3.8 cm, đường kính 12.7 mm

Thiết bị ly tâm Sartorius, Sigma 3K30, Hoa Kỳ

Thiết bị đo quang phổ UV-vis CT 2300, Đài Loan

Bể điều nhiệt Memmert, WNB 45, Indonesia

Cân điện tử Sartorius, Đức

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Mục đích nghiên cứu

Thu nhận dịch quả táo giàu các hợp chất chống oxy hóa bằng cách sử dụng phương pháp mới: trích ly dịch quả có sử dụng sóng siêu âm để hỗ trợ

3.2.2 Quy trình thu nhận dịch táo ở quy mô phòng thí nghiệm

Táo được rã đông, chần ở 85oC trong 3 phút, loại bỏ hạt và nghiền thịt quả trong thiết bị nghiền Sau đó mẫu được bổ sung nước với tỷ lệ thích hợp và xử lý siêu âm với các thông số thay đổi theo từng nghiệm thức Mẫu sau xử lý được lọc qua thiết bị lọc chân không để loại bỏ bã thô, sau đó dịch lọc tiếp tục được đem ly tâm để tách cặn mịn với tốc độ 3000g trong thời gian 10 phút Dịch trong thu được sau quá trình ly tâm được đem đo thể tích và sử dụng để phân tích các chỉ tiêu hàm lượng vitamin C, hợp chất phenolic tổng, hoạt tính kháng oxy hóa

3.2.3 Sơ đồ nghiên cứu

Hình 3.2 Sơ đồ nghiên cứu

3 Tối ưu hóa quá trình

xử lý siêu âm bằng quy hoạch thực nghiệm

âm đến chất lượng nước

táo

Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo

Hàm mục tiêu

Hoạt tính kháng oxy hóa theo ABTS và FRAP

Ảnh hưởng của công suất

1 Khảo sát nguyên liệu

Công suất siêu âm

Thời gian xử lý siêu âm

Hoạt tính kháng oxy hóa

Hàm mục tiêu

Hàm lượng vitamin C

Hàm lượng phenolic tổng

4 Xác định các thông

số động học của quá trỉnh trích ly

Hằng số tốc độ trích ly (k) Tốc độ trích ly ban đầu (h)

Khả năng trích ly (Ce)

Hàm mục tiêu Hàm lượng vitamin C

Hàm lượng phenolic tổng

3.2.4 Nội dung nghiên cứu

Mẫu sau khi rã đông, chần, tách hạt, nghiền, được đem xử lý ở các chế độ khác nhau tùy theo điều kiện thí nghiệm Mỗi lần chuẩn bị mẫu đủ cho một thí nghiệm lớn

3.2.4.1 Khảo sát nguyên liệu

Thí nghiệm 1 Khảo sát hàm lượng vitamin C và phenolic trong nguyên liệu táo tươi

 Quá trình xử lý: 30g táo tươi được đem chần ở 85oC trong 3 phút, tách hạt, nghiền, pha loãng nước với tỷ lệ nước/táo là 2/1 để trích ly trong 5 phút Sau đó đem lọc qua thiết bị lọc chân không để tách bã thô, dịch lỏng tiếp tục được đem ly tâm ở 3000g trong 10 phút để tách cặn mịn Bã sẽ được phối trộn với nước với tỷ lệ nước/bã là 2/1 để tiếp tục trích ly Tiến hành trích ly 3 lần và dịch trích được gộp chung lại để phân tích các chỉ tiêu cần thiết

 Hàm mục tiêu: hàm lượng vitamin C, hợp chất phenolic tổng trong dịch trích

3.2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý siêu âm đến chất lượng nước táo

Thí nghiện 2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến chất lượng nước táo

 Thông số khảo sát: tỷ lệ nước/táo được thay đổi lần lượt là 0/1 (mẫu đối chứng); 1/1; 1.5/1; 2/1; 2.5/1; 3/1

 Thông số cố định: thời gian siêu âm 2 phút, công suất siêu âm 6W/g, khối lượng mẫu 30g, nhiệt độ mẫu trong quá trình xử lý không được vượt quá 30oC, sử dụng

bể điều nhiệt để hiệu chỉnh

 Hàm mục tiêu: hàm lượng vitamin C, hàm lượng phenolic tổng, hoạt tính kháng oxy hóa theo ABTS và FRAP trong dịch trích

Thí nghiệm 3 Khảo sát ảnh hưởng của công suất siêu âm đến chất lượng nước táo

 Thông số khảo sát: công suất siêu âm được thay đổi lần lượt là 0 (mẫu đối chứng); 3; 6; 9; 12; 15; 18; 21; 24 W/g

 Thông số cố định: lượng nước bổ sung được chọn từ kết quả của thí nghiệm 1, thời gian siêu âm 2 phút, khối lượng mẫu 30g, nhiệt độ mẫu trong quá trình xử lý không được vượt quá 30oC, sử dụng bể điều nhiệt để hiệu chỉnh

 Hàm mục tiêu: hàm lượng vitamin C, hàm lượng phenolic tổng, hoạt tính kháng

Thí nghiệm 4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến chất lượng nước táo

 Thông số khảo sát: thời gian siêu âm được thay đổi lần lượt là 0 (mẫu đối chứng); 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 phút

 Thông số cố định: lượng nước bổ sung được chọn từ kết quả của thí nghiệm 1, giá trị công suất siêu âm được chọn từ kết quả của thí nghiệm 2, khối lượng mẫu 30g, nhiệt độ mẫu trong quá trình xử lý không được vượt quá 30oC, sử dụng bể điều nhiệt để hiệu chỉnh

 Hàm mục tiêu: hàm lượng vitamin C, hàm lượng phenolic tổng, hoạt tính kháng oxy hóa theo ABTS và FRAP trong dịch trích

3.2.4.3 Tối ưu hóa quá trình xử lý siêu âm bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm Thí nghiệm 5 Tối ưu hóa quá trình xử lý siêu âm bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm

 Mục đích: khảo sát ảnh hưởng đồng thời của công suất và thời gian siêu âm đến hàm lượng các hoạt tính kháng oxy hóa của dịch táo, xác định công suất và thời gian tối ưu

 Phương pháp: thí nghiệm được thực hiện theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao hai yếu tố có tâm xoay với 5 thí nghiệm ở tâm theo mô hình CCC (Central Composite Circumscribed design), sử dụng phầm mềm Modde 5 để thiết

kế và xử lý số liệu thực nghiệm với hàm mục tiêu là hoạt tính kháng oxy hóa Hai thông số khảo sát là công suất siêu âm và thời gian xử lý siêu âm Các khoảng giá trị cho hai thông số này được chọn dựa vào kết quả các thí nghiệm trước

Với [0]: giá trị tâm;

 Hàm mục tiêu: hoạt tính kháng oxy hóa

3.2.4.4 Xác định các thông số động học của quá trình trích ly

Thí nghiệm 6 Xác định các thông số động học của quá trình trích ly

Quá trình trích ly các hợp chất phenolic và vitamin có thể được biểu diễn dưới dạng phương trình bậc hai tổng quát như sau:

Ct : nồng độ chất chiết trong dịch trích tại thời điểm t, mg/g chất kô

k : hằng số tốc độ trích ly bậc 2, g chất khô.mg-1.phút-1

Quy luật trích ly theo mô hình bậc 2 nằm trong điều kiện biên t=0 đến t và Ct=0 đến

Ct, có thể viết theo phương trình đường thẳng như sau :

Tốc độ trích ly ban đầu h (g chất khô.mg-1.phút-1), khả năng trích ly Ce (mg/g chất khô)

và hằng số tốc độ trích ly k (g chất khô.mg-1.phút-1) sẽ được xác định từ đồ thị đường thẳng trên hai trục tọa độ t và t/Ct

 Thông số cố định:

Tỷ lệ nước/táo: 2/1

Khối lượng mẫu: 30 g

Nhiệt độ mẫu trong quá trình xử lý không được vượt quá 30oC, sử dụng bể điều nhiệt để hiệu chỉnh

 Hàm mục tiêu: hàm lượng phenolic tổng và hàm lượng vitamin C trong dịch chiết theo thời gian trích ly

 Trích ly có sử dụng sóng siêu âm:

Công suất siêu âm: sử dụng kết quả thí nghiệm 3

Thời gian siêu âm được thay đổi 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 phút

 Trích ly không sử dụng sóng siêu âm:

Thời gian trích ly thay đổi 0, 20, 40, 60, 80, 100 phút

3.3 Các phương pháp phân tích

3.3.1 Phương pháp phân tích hàm lượng vitamin C

Hàm lượng vitamin C được đo bằng thiết bị đo RQflex plus 10, Merk, Đức

Nguyên tắc: vitamin C sẽ làm chuyển màu vàng của acid molybdophosphoric trên test thử sang màu xanh

Phản ứng giữa acid molybdophosphoric và vitamin C:

Hàm lượng vitamin C được xác định bằng công thức:

Hàm lượng vitamin C (mg/L) = Giá trị đo được * Hệ số pha loãng

Từ số liệu thu được, lượng vitamin c sẽ được quy đổi ra mg vitamin C/100g chất khô nguyên liệu táo sử dụng để thu dịch quả

3.3.2 Phương pháp phân tích hàm lượng hợp chất phenolic tổng

Hàm lượng phenolic tổng được phân tích dựa trên phương pháp quang phổ so màu sử dụng thuốc thử Folin-Ciocalteu [58]

Nguyên tắc: hợp chất phenolic bị oxy hóa bởi thuốc thử Folic-Ciocalteu để tạo thành hợp chất có màu xanh có độ hấp thu mạnh nhất ở bước sóng 760 nm Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ các hợp chất phenolic có trong dịch trích và được đo bằng máy quang phổ so màu Dùng acid gallic làm đồ thị chuẩn

để tính hàm lượng phenolic tổng có trong mẫu phân tích với đơn vị tính là mg GAE(Gallic Acid Equivalent)/g chất khô nguyên liệu táo sử dụng để thu dịch quả

3.3.3 Phương pháp phân tích hoạt tính kháng oxy hóa

3.3.3.1 Phương pháp phân tích hoạt tính oxy hóa theo ABTS ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)

(2,2-Azino-bis-3-Phương pháp này dựa trên khả năng làm giảm độ hấp thu của gốc tự do ABTS•+

bởi các chất có hoạt tính kháng oxy hóa; độ hấp thu cực đại ở bước sóng 734 nm [59] Gốc ABTS•+ có màu xanh bị khử thành ABTS không màu Các hợp chất có khả năng kháng oxy hóa trong mẫu sẽ cung cấp electron, khử gốc ABTS•+ thành ABTS Độ giảm màu của dung dịch chứa ABTS•+ tỷ lệ thuận với khả năng ức chế sự oxy hóa, có thể đo bằng máy quang phổ so màu ở bước sóng 734 nm

Cường độ màu của thuốc thử ABTS•+ tỷ lệ nghịch với nồng độ các chất kháng oxy hóa và thời gian phản ứng Sử dụng Trolox để xây dựng đồ thị chuẩn, từ đó tính hoạt tính kháng oxy hóa trong mẫu phân tích với đơn vị tính là μmol TE(Trolox Equivalent )/g chất khô nguyên liệu táo để thu nhận dịch quả

3.3.3.2 Phương pháp phân tích hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP

Sử dụng Fe (III) và TPTZ (tripyridyltriazine) làm thuốc thử Ở điều kiện pH thấp, các chất có hoạt tính kháng oxy hóa sẽ tham gia phản ứng khử phức FeIII-TPTZ thành hợp chất FeII-TPTZ có màu xanh; độ hấp thu cực đại ở 593 nm [60][61]

Phương trình phản ứng:

Fe(TPTZ)23+ + ArOH Fe(TPTZ)22+ +ArO- + H+

Sử dụng Trolox để xây dựng đường chuẩn Đo độ hấp thu của mẫu phân tích, kết hợp với đồ thị đường chuẩn, tính ra hoạt tính kháng oxy hóa có trong mẫu phân tích với đơn vị μmol TE (Trolox Equivalent)/g chất khô nguyên liệu táo để thu nhận dịch quả

3 4 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần, kết quả trình bày là giá trị trung bình của 3 thí nghiệm Đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa giữa các thí nghiệm bằng phương pháp xử lý thống kê ANOVA với mức độ tin cậy 95%, sử dụng phần mềm Statgraphic Thí nghiệm tối ưu hóa được thực hiện trên phần mềm Modde 5.0

Hình 3.3 Nguyên lý của phương pháp ABTS

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

4.1 Khảo sát hàm lượng vitamin C và phenolic trong nguyên liệu táo tươi

Bảng 4.1 Kết quả khảo sát hàm lượng vitamin C, hợp chất phenolic của quả táo tươi

Hợp chất Vitamin C (mg/100g chất khô) Phenolic (mg/g chất khô)

Kết quả bảng 4.1 cho thấy hàm lượng vitamin C trong táo tươi đạt 217.69 mg/100g chất khô, kết quả này nằm trong khoảng giá trị mà Koley và cộng sự (2012) ghi nhận là 114.94-585.24 mg/100g chất khô [32]

Hàm lượng phenolic tổng trong táo là 29.36 mg/g chất khô, cao hơn so với kết quả nghiên cứu của Koley và cộng sự (2012) là 10.12-19.33 mg/g chất khô [32], tương đương với kết quả của Kamiloglu và cộng sự (2009) là 25-42 mg/g chất khô [38] Sự khác biệt trong thành phần và hàm lượng phenolic có thể do ảnh hưởng của nhiều yếu

tố như thành phần đất, vị trí địa lý, điều kiện khí hậu và cường độ ánh sáng (Meng và cộng sự, 2012) [39]

4.2 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý siêu âm đến chất lượng nước táo

4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến chất lượng nước táo

4.2.1.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng vitamin C

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng vitamin C được trình bày ở hình 4.1:

Hình 4.1 cho thấy khi tỷ lệ nước/táo tăng từ 0 đến 2 thì hàm lượng vitamin C tăng từ 41.62 lên 94.8 mg/100 g chất khô Điều này có thể giải thích do vitamin C là cấu tử dễ hòa tan trong nước, lượng nước bổ sung càng nhiều thì vitamin C càng dễ hòa tan

Tuy nhiên, khi tăng tỷ lệ nước/táo từ 2 đến 3 thì hàm lượng vitamin C khác biệt không có ý nghĩa ở mức độ tin cậy 95% (p<0.05) Như vậy, với phương pháp trích ly 1 lần, nếu tăng tỷ lệ nước/táo vượt quá 2 thì lượng vitamin C không hòa tan thêm nữa Vậy tỷ lệ nước/táo được chọn để trích ly vitamin C là 2 Khi đó, hàm lượng vitamin C đạt 94.8 mg/100g chất khô, cao hơn 128% so với mẫu đối chứng không bổ sung nước

4.2.1.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng phenolic tổng

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng phenolic tổng được trình bày ở hình 4.2:

Hình 4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng vitamin C

Hình 4.2 cho thấy khi tăng tỷ lệ nước/táo từ 0 đến 3 thì hàm lượng phenolic tổng tăng từ 7.69 đến 11.62 mgGAE/g chất khô Kết quả cho thấy càng tăng tỷ lệ nước/táo thì hàm lượng phenolic trích ly được càng cao Tỷ lệ nước cao tạo thuận lợi cho sự khuếch tán các chất hòa tan từ nguyên liệu vào nước dẫn đến cải thiện khả năng trích

ly

Vậy tỷ lệ nước/táo thích hợp để trích ly các hợp chất phenolic là 3, khi đó hàm lượng phenolic đạt 11.62 mg/g chất khô, cao hơn 51% so với mẫu đối chứng không bổ sung nước

4.2.1.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hoạt tính kháng oxy hóa

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hoạt tính kháng oxy hóa được trình bày ở hình 4.3:

Hình 4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng phenolic tổng