Chế biến nước giải khát từ thịt và vỏ quả măng cụt

44 4.2 ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN BẰNG ENZYME CELLULASE ĐẾN CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC CỦA VỎ QUẢ MĂNG CỤT ..... Những hợp chất sinh học Ďược trích ly từ thực vật như là các chất Ďặc biệt

i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

ii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

i

Đề tài nghiên cứu khoa học ―Chế biến nước giải khát từ thịt và vỏ quả măng cụt

(Garcinia mangostana)‖ do tác giả Đào Văn Thanh, công tác tại Khoa Nông nghiệp và

Tài nguyên Thiên nhiên thực hiện Tác giả Ďã báo cáo kết quả nghiên cứu và Ďược hội Ďồng Khoa học và Đào Tạo Trường Đại học An Giang thông qua ngày 25/5/2018

Thư ký

Chủ tịch hội Ďồng

ii

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin chân thành cảm ơn Ďến tác cả những người Ďã hỗ trợ và giúp Ďỡ tôi hoàn thành Ďề tài nghiên cứu khoa học này, tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn Ďến:

- Ban Giám hiệu Trường Đại học An Giang, Ban chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp

và Tài nguyên Thiên nhiên, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và các Phòng ban chức năng liên quan Ďã tạo mọi Ďiều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu của tôi

- Quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, các chuyên viên Phòng thí nghiệm Trung tâm Ďã nhiệt tình hỗ trợ

- Sinh viên Phan Văn Vĩ và các bạn sinh viên ĐH15TP Ďã cùng thực hiện nghiên cứu

Người thực hiện

Thanh

iii

TÓM TẮT

Quả măng cụt (Garcinia mangostana) là loại trái cây có chứa nhiều thành phần

dinh dưỡng, Ďặc biệt các hợp chất sinh học có lợi cho sức khỏe con người Nghiên cứu Ďược thực hiện Ďể trích ly các hợp các có tính sinh học từ vỏ quả măng cụt và ứng dụng vào chế biến nước uống qua các khảo sát (i) thời gian chần (2, 3 ,4, 6 phút); (ii) quá trình thủy phân bằng enzyme cellulase ở pH (4, 4,5, 5 và 5,5) và nhiệt Ďộ (30, 40, 50 và

60 oC); (iii) quá trình thủy phân bằng enzyme pectinase ở pH (4, 4,5, 5 và 5,5) và nhiệt

Ďộ (45, 50 và 55 o

C); (iv) nồng Ďộ của enzyme cellulase (0,04-0,1%) và pectinase 0,12%); (v) tỉ lệ phối chế dịch thịt quả vào dịch vỏ quả (10, 20, 30, 40 và 50%); (vi) quá trình thanh trùng ở nhiệt Ďộ (85, 90 và 95 oC) với thời gian (5 và 8 phút)

(0,06-Kết quả nghiên cứu Ďã tìm Ďược các thông số tối ưu như sau: vỏ măng cụt Ďược chần ở thời gian chần 4 phút sẽ trích ly Ďược các hợp chất anthocyanin, polyphenol nhiều nhất và chỉ số IC50 thấp Thực hiện thủy phân bằng enzyme cellulase với nhiệt Ďộ

50 oC và pH 5,0 thu Ďược hàm lượng anthocyanin 174,1 mg/g, polyphenol 216,77 μgGAE/g và IC50 là 20,47 Đối với thủy phân bằng enzyme pectinase với nhiệt Ďộ 50 o

C

và pH 4,5 thu Ďược hàm lượng anthocyanin 261,73 mg/g, polyphenol 272,19 μgGAE/g

và IC50 là 23,97 Nồng Ďộ tối ưu của enzyme cellulase và pectinase sử dụng trong quá trình thủy phân là 0,08% và 0,1% Sản phẩm Ďược phối chế với tỉ lệ dịch quả:vỏ quả là 60:40 cho sản phẩm hài hòa màu sắc, mùi vị Sản phẩm thanh trùng ở nhiệt Ďộ 95 oC trong thời gian 8 phút sẽ Ďảm bảo sản phẩm an toàn và các hợp chất sinh học còn lại cao Sản phẩm Ďược người tiêu dùng Ďánh giá mức Ďộ chấp nhận ở mức rất tốt và tốt khoảng 79%

Từ khóa: quả măng cụt, enzyme cellulase, pectinase, anthocyanin, polyphenol, IC 50

iv

ABSTRACT

Mangosteen fruits contain a variety of nutrients, especially bioactive compounds that are good for people’s health The aims of this study is to extract bioactive compounds from the mangosteen pericarp and to process mangosteen juice It was based on the investigations of (i) blanching time (2, 3, 4, 6 minutes); (ii) hydrolysis using cenllulase enzyme with pH with 4, 4.5, 5 and 5.5; temperatures 30, 40, 50 and 60 o

C; (iii) hydrolysis using pectinase enzyme with pH 4, 4.5, 5 and 5.5; temperatures 45,

50 and 55 oC; (iv) the concentration of cenllulase enzyme (0.04- 0.1%) and pectinase enzyme (0.06- 0.12%); (v) the blending ratio of flesh juice and pericarp juice (10, 20,

30, 40 and 50%); (vi) pasteurization at temperatures 85, 90, and 95 oC in 5 and 8 minutes

The following optimum parameters were found: mangosteen pericarp blanched

in 4 minutes resulted in the most anthocyanin and polyphenol extracted and the lowest

IC50 Hydrolysis using cellulase enzyme at 50 oC and pH 5 resulted in anthocyanin content 174.1 mg/g, polyphenol 216.77 μgGAE/g and IC50 20.47 Hydrolysis using pectinase enzyme at 50 oC and pH 4.5 resulted in anthocyanin content 261.73 mg/g, polyphenol 272.19 μgGAE/g and IC50 23.97 The optimum concentrations of cellulase and pectinase enzymes used in hydrolysis were 0.08% and 0.1% Blending with the ratio of 60 (flesh juice): 40 (pericarp juice) made nice colors and flavors for the products The products were safe and retained the most bioactive compounds when pasteurized at 95 oC in 8 minutes 79 percent of customers thought the products were very good and good

Keywords: mangosteen fruit, cellulase enzyme, pectinase enzyme, anthocyanin, polyphenol, IC 50

v

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam Ďoan Ďây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trong công trình nghiên cứu này có xuất xứ rõ ràng Những kết luận mới về khoa học của công trình nghiên cứu này chưa Ďược công bố trong bất kỳ công trình nào khác

An Giang, ngày 31 tháng 5 năm 2018

Người thực hiện

Đào Văn Thanh

vi

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

LỜI CAM KẾT v

MỤC LỤC vi

DANH SÁCH HÌNH viii

DANH SÁCH BẢNG x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi

CHƯƠNG 1GIỚI THIỆU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 2LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY MĂNG CỤT 3

2.1.1 Đặc Ďiểm thực vật 3

2.1.2 Nguồn gốc và phân bố 3

2.1.3 Thành phần dinh dưỡng 4

2.2 CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC 9

2.2.1 Anthocyanin 9

2.2.2 Polyphenol 12

2.3 ENZYME VÀ CÁC ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM 17

2.3.1 Enzyme pectinase 17

2.3.2 Enzyme cellulase 19

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng Ďến hoạt tính của enzyme 20

2.3.4 Ứng dụng của enzyme trong thực phẩm 22

2.4 QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG 25

2.5 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC GIẢI KHÁT 26

2.6 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 27

2.6.1 Nghiên cứu trong nước 27

2.6.2 Nghiên cứu ngoài nước 28

CHƯƠNG 3PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 30

3.1.1 Địa Ďiểm và thời gian thực hiện 30

3.1.2 Nguyên vật liệu và trang thiết bị sử dụng 30

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

3.2.1 Quy trình nghiên cứu 31

3.2.2 Nội dung nghiên cứu 32

3.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU VÀ SỐ LIỆU 41

3.3.1 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu 41

3.3.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 41

CHƯƠNG 4KẾT QUẢ THẢO LUẬN 43

4.1 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG CỦA NGUYÊN LIỆU MĂNG CỤT 43

4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN CHẦN ĐẾN CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC CỦA VỎ QUẢ MĂNG CỤT 44

4.2 ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN BẰNG ENZYME CELLULASE ĐẾN CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC CỦA VỎ QUẢ MĂNG CỤT 46

vii

4.3 ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN BẰNG ENZYME PECTINASE ĐẾN

HỢP CHẤT SINH HỌC CỦA VỎ QUẢ MĂNG CỤT 48

4.4 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ ENZYME CELLULASE VÀ PECTINASE ĐẾN HỢP CHẤT SINH HỌC 50

4.5 ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ PHỐI CHẾ CỦA NƯỚC VỎ QUẢ VÀ THỊT QUẢ ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 53

4.6 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ THANH TRÙNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN

PHẨM 54

4.6.1 Ảnh hưởng của chế Ďộ thanh trùng Ďến mật số vi sinh vật của sản phẩm 54

4.6.2 Ảnh hưởng của chế Ďộ thanh trùng Ďến các hợp chất sinh học của sản phẩm 56

4.6.3 Ảnh hưởng của chế Ďộ thanh trùng Ďến giá trị cảm quan của sản phẩm 58

4.7 KHẢO SÁT MỨC ĐỘ CHẤP NHẬN CỦA NGƯỜI TIÊU DÙNG ĐỐI VỚI SẢN PHẨM 60

4.7.1 Thông tin chung người tiêu dùng 60

4.7.2 Kết quả Ďiều tra thị hiếu về sản phẩm nước giải khát măng cụt 63

4.8 THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ GIÁ THÀNH SẢN PHẨM SẢN PHẨM 66

4.8.1 Thành phần hóa học của sản phẩm 66

4.8.2 Ước tính giá thành sản phẩm 66

CHƯƠNG 5KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67

5.1 KẾT LUẬN 67

5.2 KIẾN NGHỊ 67

5.3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC A 1

PHỤ LỤC B 3

PHỤ LỤC C 23

viii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Trái măng cụt 3

Hình 2: Các xanthon của măng cụt 6

Hình 3: Cấu trúc cơ bản của anthocyanin 9

Hình 4: Các dạng anthocyanidin trong thực vật 10

Hình 5: Sự biến tính của anthocyanin 3,5-diglycoside tại pH 3,7 11

Hình 6: Cấu trúc hóa học của các polyphenol 13

Hình 7: Cấu trúc của enzyme pectinase 17

Hình 8: Công thức cấu tạo cellulose 19

Hình 9: Ảnh hưởng của nồng Ďộ enzyme Ďến tốc Ďộ phản ứng 21

Hình 10: Ảnh hưởng của nồng Ďộ cơ chất Ďến hoạt tính enzyme 21

Hình 11: Quy trình chế biến nước giải khát măng cụt 31

Hình 12: Sơ Ďồ bố trí thí nghiệm 1 33

Hình 13: Sơ Ďồ bố trí thí nghiệm 2 34

Hình 14: Sơ Ďồ bố trí thí nghiệm 3 35

Hình 15: Sơ Ďồ bố trí thí nghiệm 4 37

Hình 16: Sơ Ďồ bố trí thí nghiệm 5 38

Hình 17: Sơ Ďồ bố trí thí nghiệm 6 40

Hình 18: Ảnh hưởng của thời gian chần Ďến hàm lượng polyphenol 44

Hình 19: Ảnh hưởng của thời gian chần Ďến Ďến hoạt tính oxi hóa (IC50) 44

Hình 20: Ảnh hưởng của thời gian chần Ďến hàm lượng anthocyanin 45

Hình 21: Ảnh hưởng của thời gian chần Ďến giá trị a nước vỏ măng cụt 45

Hình 22: Ảnh hưởng của tỉ lệ phối chế Ďến hàm lượng pholyphenol, anthocyanin và IC50 53

Hình 23: Ảnh hưởng của tỉ lệ phối chế Ďến giá trị cảm quan của sản phẩm 54

Hình 24: Sự thay Ďổi nhiệt Ďộ của sản phẩm khi thanh trùng ở các nhiệt Ďộ 56

Hình 25: Sự thay Ďổi polyphenol (μgGAE/g) ở chế Ďộ thanh trùng khác nhau 56

Hình 26: Sự thay Ďổi anthocyanin (mg/g) ở chế Ďộ thanh trùng khác nhau 57

Hình 27: Sự thay Ďổi hoạt tính chống oxi hóa (IC50) ở chế Ďộ thanh trùng khác nhau 58

Hình 28: Giá trị cảm quan về màu sắc sản phẩm ở các chế Ďộ thanh trùng khác nhau 59

Hình 29: Giá trị cảm quan về mùi vị sản phẩm ở các chế Ďộ thanh trùng khác nhau 59

Hình 30: Giá trị cảm quan về MDUT của sản phẩm ở các chế Ďộ thanh trùng khác

nhau 60

Hình 31: Tỉ lệ nhóm tuổi của người tiêu dùng 61

Hình 32: Tỉ lệ người tiêu dùng sử dụng loại nước uống có lợi cho sức khỏe 62

Hình 33: Mức Ďộ sử dụng sản phẩm nước uống dinh dưỡng theo nghề nghiệp 62

Hình 34: Tỉ lệ người tiêu dùng biết sản phẩm chế biến từ quả măng cụt 63

Hình 35: Tỉ lệ người tiêu dùng Ďánh giá màu sắc nước giải khát măng cụt 63 Hình 36: Tỉ lệ người tiêu dùng Ďánh giá về mùi vị sản phẩm nước giải khát măng cụt 64

ix

Hình 37: Tỉ lệ phần trăm người tiêu dùng Ďánh giá mức chất lượng sản phẩm 64

Hình 38: Tỉ lệ người tiêu dùng sẵn lòng mua sản phẩm nước giải khát măng cụt 65

Hình 39: Tỉ lệ người tiêu dùng chấp nhận giá thành sản phẩm (chai 300 ml) 65

Hình 40: Sản phẩm nước giải khát măng cụt 66

Hình 41: Quy trình chế biến nước giải khát măng cụt 68

x

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Giá trị dinh dưỡng trên 100 g thịt quả 4

Bảng 2: Các xanthon chiết từ vỏ trái măng cụt 5

Bảng 3: Các loại polyphenol trong các loại thực vật 14

Bảng 4: Các acid phenolic trong các phần khác nhau của quả măng cụt 16

Bảng 5: Các hợp chất sinh học Ďược trích ly từ thực vật bằng enzyme 22

Bảng 6: Các chế Ďộ xử lý nhiệt Ďược Ďề nghị cho một số loại thực phẩm 26

Bảng 7: Chỉ tiêu vi sinh Ďối với nước uống không cồn (QCVN 6-2:2010/BYT) 27

Bảng 8: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 41

Bảng 9: Thành phần hóa học của quả măng cụt 43

Bảng 10: Ảnh hưởng của pH và nhiệt Ďộ thủy phân Ďến hàm lượng polyphenol (μgGAE/g) của enzyme cellulase 46

Bảng 11: Ảnh hưởng của pH và nhiệt Ďộ thủy phân Ďến hàm lượng anthocyanin

(mg/g) 47

Bảng 12: Ảnh hưởng của pH và nhiệt Ďộ thủy phân Ďến khả năng chống oxi hóa

(IC50) 47

Bảng 13: Ảnh hưởng của pH và nhiệt Ďộ thủy phân Ďến hàm lượng polyphenol 48

Bảng 14: Ảnh hưởng của pH và nhiệt Ďộ thủy phân Ďến hàm lượng anthocyanin

(mg/g) 49

Bảng 15: Ảnh hưởng của pH và nhiệt Ďộ thủy phân Ďến hàm lượng IC50 50

Bảng 16: Ảnh hưởng của nồng Ďộ enzyme cellulase và pectinase Ďến hàm lượng polyphenol (μgGAE/g) 50

Bảng 17: Ảnh hưởng của nồng Ďộ enzyme cellulase và pectinase Ďến hàm lượng anthocyanin (mg/g) 52

Bảng 18: Ảnh hưởng của nồng Ďộ enzyme cellulase và pectinase Ďến hàm lượng IC50 52 Bảng 19: Giá trị PU và mật số vi sinh vật của các chế Ďộ thanh trùng 55

Bảng 20: Số lượng người tiêu dùng Ďược khảo sát theo giới tính và nghề nghiệp 61

Bảng 21: Thành phần hóa học và vi sinh của sản phẩm 66

xi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BYT: Bộ Y Tế

CFU: Colony Forming Unit

CB-CNV: Cán bộ-công nhân viên

GAE: Gallic Acid Equiment

HS-SV: Học sinh-Sinh viên

IC50: Half Maximal Inhibitory Concentration

KPH: Không phát hiện

MDUT: Mức Ďộ ưu thích

NFPA: National Food Processors Association

NLĐ-BB: Người lao Ďộng-Bán buôn

PCA: Plate Count Agar

PU: Pasteurization unit

TBNT: Trung bình nghiệm thức

TCVN: Tiêu Chuẩn Việt Nam

USDA: United States Department of Agriculture

vành, Ďột quỵ và bệnh Alzheimer (Biesalski & cs., 2009, Denny và Buttriss, 2007) Quả

măng cụt có nhiều chất dinh dưỡng như chất xơ, khoáng chất, protein, vitamin B, vitamin C, Ďường Tuy nhiên, quả măng cụt chỉ sử dụng Ďược thịt quả (26%), những phần còn lại (vỏ, cuốn) ít Ďược sử dụng, mặc dù chứa rất nhiều hợp chất dùng Ďể chữa bệnh trong Ďông y Vỏ quả măng cụt Ďược sử dụng như thuốc Ďiều trị bệnh tiêu chảy, Ďau bụng, kiết lỵ, vết thương và lỡ loát (Đỗ Tất Lợi & cs., 2004) Vỏ quả chứa nhiều

các hợp chất xanthon, anthocyanin và phenol, trong Ďó các hợp chất α-mangostin, mangostin và γ-mangostin Ďược nghiên cứu nhiều nhất Nhiều nghiên cứu Ďã chứng

β-minh các hoạt chất sinh học Ďược trích ly từ vỏ quả măng cụt có tính chống oxy hóa, chống ung bướu, dị ứng, viêm, kháng khuẩn và virus Hợp chất xanthon có khả năng chống sốt rét, oxy hóa, kháng acetlcolin, chống phóng xạ, Ďiều hòa miễn dịch, ngăn ngừa loãng xương, kháng khuẩn, nấm, chống khối u (Negi & cs., 2013) Xanthon Ďược

trích ly từ vỏ quả măng cụt gồm 81% α-mangostin và 16% γ-mangostin có khả năng

chống ưng thư ruột kết trên các tế bào biểu mô Ďại trực tràng

Những hợp chất sinh học Ďược trích ly từ thực vật như là các chất Ďặc biệt và có thể Ďược sử dụng làm thực phẩm dinh dưỡng, thực phẩm chế biến Ďể bổ sung cho chế

Ďộ ăn uống cân bằng Các hợp chất sinh học trong thực vật thường có nồng Ďộ thấp (Stafford, 2002) Các phương pháp như ép lạnh, chất lỏng siêu tới hạn và trích ly bằng dung môi Ďược sử dụng phổ biến Ďể trích ly các hợp chất có tính sinh học từ thực vật Tuy nhiên, việc sử dụng dung môi hữu cơ có một số hạn chế, bao gồm các mối nguy an toàn, Ďầu vào năng lượng cao, chất lượng sản phẩm thấp, nguy cơ môi trường và các tác Ďộng Ďộc hại (Teo & cs., 2010) Ngoài ra, trích ly các hoạt chất tính sinh học dựa vào dung môi thường có hiệu suất trích ly thấp, Ďòi hỏi thời gian trích ly dài và sản phẩm cuối cùng thường chứa các chất dung môi hữu cơ, làm giảm chất lượng sản phẩm (Yang

& cs., 2011) Do Ďó, cần một phương pháp có hiệu quả Ďể trích ly hợp chất sinh học từ thực vật là rất quan trọng Sử dụng enzyme Ďể hỗ trợ quá trình chế biến Ďã Ďược ứng dụng từ lâu trong công nghiệp thực phẩm Đặc biệt, việc sử dụng enzyme cellulase và pectinase nhằm hỗ trợ quá trình trích ly các loại nước ép từ rau quả Đây là phương

2

pháp có khả năng thay thế phương pháp trích ly bằng dung môi thông thường hoặc sử dụng dung môi hóa học Enzyme có khả năng phá vỡ thành tế bào Ďể nâng cao hiệu suất trích ly dịch quả, ngoài ra enzyme giúp làm mềm mô quả nên giải phóng Ďược nhiều các hợp chất trong quá trình trích ly Nghiên cứu quá trình trích ly các hợp chất sinh học từ

vỏ và thịt quả măng cụt Ďể ứng dụng vào chế biến nước giải khát là cần thiết Bên cạnh

Ďó, còn góp phần tạo thành loại nước uống có giá trị dinh dưỡng cao và Ďáp ứng Ďược thị hiếu của người tiêu dùng

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xây dựng quy trình chế biến sản phẩm nước giải khát từ dịch trích ly vỏ và thịt quả măng cụt có chất lượng, Ďáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng Sản phẩm Ďạt các chỉ tiêu về vi sinh, hóa học và cảm quan theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7041:2009

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Phân tích các thành phần hóa học của quả Măng cụt

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chần bằng hơi nước Ďến các hoạt chất sinh học của vỏ quả măng cụt

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt Ďộ và pH Ďến khả năng thủy phân của enzyme cellulase

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt Ďộ và pH Ďến khả năng thủy phân của enzyme pectinase

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng Ďộ enzyme cellulase và pectinase Ďến quá trình trích ly vỏ măng cụt

- Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế của nước vỏ quả và thịt quả quả măng cụt Ďến chất lượng sản phẩm

- Khảo sát ảnh hưởng của chế Ďộ thanh trùng Ďến chất lượng sản phẩm

- Đánh giá mức Ďộ chấp nhận của người tiêu dùng Ďối với sản phẩm

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

- Góp phần Ďa dạng hóa sản phẩm từ quả măng cụt; tạo sản phẩm nước giải khát

có nhiều hoạt chất sinh học

- Xây dựng quy trình công nghệ cho các Ďơn vị sản xuất

- Kết quả nghiên cứu có thể là nguồn tài liệu tham khảo cho sinh viên và giảng viên trong ngành Công nghệ thực phẩm

3

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY MĂNG CỤT

- Tên khoa học: Garcinia mangostana Linn

- Tên nước ngoài: Mangosteen (Anh, Mỹ), mangoustanier (Pháp), Sơn trúc tử

(Trung Quốc), Mankhut (Thái Lan)

- Thuộc họ Bứa (Clusiaceae)

2.1.1 Đặc điểm thực vật

Cây măng cụt là loài cây ăn trái nhiệt Ďới rất quen thuộc ở Đông Nam Á cây cao 6-25m, thân lớn, Ďường kính có thể lên Ďến 25-35cm, có nhựa vàng Lá dày cứng, mọc Ďối, không lông, mặt dưới có màu nhạt hơn mặt trên Hoa lưỡng tính có cuống, có Ďốt, 4

lá Ďài, 4 cánh hoa màu trắng, 16-17 nhị và bầu 5-8 ô Quả tròn mang Ďài, vỏ quả rất dai, xốp, màu Ďỏ như rượu vang hay màu Ďỏ tím, chứa 5-8 hạt (Đỗ Tất Lợi, 2004), quanh hạt

có lớp áo hạt trắng mềm (thịt quả), ăn Ďược với vị ngọt hơi acid có mùi thơm (Đỗ Huy Bích & cs, 2004), còn Ďược gọi là "nữ hoàng trái cây"

Hình 1: Quả măng cụt

2.1.2 Nguồn gốc và phân bố

Măng cụt có khoảng 25 loài khác nhau Ďược trồng Ďể lấy quả Cây măng cụt ưa khí hậu nóng ấm Ở Việt Nam loài cây này Ďược trồng phổ biến ở ĐBSCL và Đông Nam Bộ, nhiều nhất ở Lái Thiêu, Thủ Dầu Một (Đỗ Huy Bích và cs, 2004) Ở các nước Đông Nam Á, măng cụt Ďược trồng nhiều tại Thái Lan, Campuchia, Myanmar và Philippin (Đỗ Tất Lợi, 2004) Măng cụt trổ hoa vào tháng 1-2 dương lịch và bắt Ďầu thu trái từ tháng 5 Ďến tháng 8 dương lịch Thu hoạch quả tốt nhất là khi quả chuyển sang màu Ďỏ hoặc màu tím Quả bảo quản lâu nhất là 5-7 ngày trong Ďiều kiện bình thường

Ở 9-12 oC có thể bảo quản Ďược 1 tháng (Đỗ Huy Bích và cs, 2004)

Thịt quả

Vỏ quả Cuống

5

2.1.3.1 Các acid phenolic trong trái măng cụt

Trái măng cụt có khoảng 10 acid phenolic (chủ yếu là các dẫn xuất của acid hydroxybenzoic) nhƣ các acid vanillic, veratric, caffeic, p-coumaric, ferulic, p-hydroxyphenylaxetic, benzoic, cinnamic, mandelic Ngoài ra, Ďáng kể nhất là số acid phenolic có hàm lƣợng lớn hơn hẳn ở các bộ phận khác nhau của cây măng cụt nhƣ: acid protocatechuic (vỏ quả và vỏ cây); acid p-hydroxybenzoic (áo hạt); acid m-hydroxybenzoic (vỏ quả) và 3,4 dihroxymandelic (vỏ hạt)

Nhiều nghiên cứu các thành phần hóa học chủ yếu trong vỏ trái măng cụt Ďã Ďƣợc công bố cho thấy, có rất nhiều các chất thuộc nhóm xanthon trong trái măng cụt

(Mahabusarakam & cs., 1987) Măng cụt là loài thực vật giàu các dẫn xuất xanthon nhất

Ďƣợc phát hiện cho Ďến nay (Bảng 2)

Bảng 2: Các xanthon chiết từ vỏ trái măng cụt

1 α-Mangostin 15 Mangostenon C 29 Garcimangoson C

3 γ-Mangostin 17 Calabaxanthon 31 Garcinon B

4 Fuscaxanthon C 18 8-Deoxygarnin 32 Smeathxanthon A

5 Assiguxanthon-B-

trimethyl ete 19 Garcinon A 33 Garcinon E

7 Garcinon D 21 Cudraxanthon G 35 Thwaitesixanthon

8 Garcinon C 22 8-Hydroxycudraxanthon G 36 Garcimangoson B

9 Mangosteno E 23 Mangostingon 37 Garcimangoso A

10 Mangostenol 24 1-Isomangostin 38 Mangostenon B

11 6-Deoxy-7-

demethylmangosnin 25

11-Hydroxy-1- isomangostin 39 Tovophyllin B

12 Mangosnin 26 Mangosnol 40 Trapezifolixanthon

13 6-O-methylmangosnin 27 3-Isomangostin

14 Demethylcalabaxanthon 28 Mangostenon D

Nguồn: Thomas và Mussak, (2009)

Suksamrarn và cs (2006) Ďã phân tích Ďƣợc cấu trúc của 19 xanthon trong vỏ quả măng cụt là mangostenone C, mangostene D, mangostene E, thwaitesixanthone, demethylacalabaxanthon, garcinnone B compound 7, β-mangosten, 8-desoxygartanin, gartanin, garcinon E, α-mangosten, mangostinon, γ-mangostin, mangostanol, mangostanin, garcinone D, garcinone C và 11-hydroxy-1isomangostin

6

Theo nhiều báo cáo, α, β và γ-mangostin, gartanin, 8-deoxy gartanin, garcinone

E là những xanthon Ďược nghiên cứu nhiều nhất do mang nhiều hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe con người (Hình 2)

Hình 2: Các xanthon của măng cụt

Nguồn: Pedraza và cs., 2008

7

2.1.3.1 Công dụng và các hoạt chất sinh học vỏ măng cụt

 Ứng dụng trong dân gian

Theo Đông y, vỏ quả măng cụt có vị chua chát, tính bình có công năng dùng trị tiêu chảy, ngộ Ďộc thức ăn (Đỗ Tất Lợi, 2004; Bộ Y Tế, 2010; Đỗ Huy Bích & cs., 2004) Quả măng cụt ngoài hương vị thơm ngon còn là nhiều bài thuốc quý Người Việt Nam, Ấn Độ, Thái Lan, Indonesia, Phillipines Ďã dùng vỏ măng cụt trị tiêu chảy, Ďau bụng, bệnh vàng da, chống viêm, ức chế dị ứng, kháng vi khuẩn, vi sinh vật, làm giãn

phế quản trong Ďiều trị hen suyễn (Sakagami & cs., 2005; Bộ Y Tế, 2010) Những

nghiên cứu mới nhất cho biết vỏ măng cụt còn trị Ďược ung thư và kháng HIV, hoạt chất chứa trong vỏ trái măng cụt gây Ďộc rất mạnh cho dòng tế bào ung thư gan, ức chế tế bào ung thư máu HL60 của người (Akao & cs., 2008)

 Các hoạt tính sinh học từ vỏ quả măng cụt

a) Hoạt tính chống oxy hóa

Hợp chất α-mangostin có khả năng làm giảm quá trình oxy hóa LDL Ďối với con người Chất α-mangostin và những dẫn xuất tổng hợp từ Ďó ngăn cản quá trình giảm mức tiêu thụ α-tocopherol, Ďược phản ứng bởi sự oxy hóa LDL (Mahabusarakam & cs., 2000) Nguyên nhân Ďược cho rằng, do sự thay Ďổi cấu trúc của α-mangostin cũng làm

thay Ďổi hoạt tính chống oxy hóa Cụ thể là sự thay thế giữa C-3 và C-6 với dẫn xuất aminoethyl làm tăng hoạt tính; bất kỳ sự thay thế nào cùng với các nhóm metyl, acetat, propanediol hay nitrit Ďều khử hoạt tính chống oxy hóa Mặt khác, khi so sánh khả năng chống oxy hóa của 27 loại trái cây có giá trị trên thị trường Singapore, bao gồm

cả măng cụt, nhận thấy rằng chất trích ly từ vỏ quả măng cụt có vị trí thứ 8 về hiệu quả chống oxy hóa (Leong & Shui, 2002) Weecharangsan và cs (2006) Ďã nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa và bảo vệ thần kinh của bốn phần chiết thu Ďược từ vỏ quả măng cụt (bao gồm: nước, 50% etanol, 95% etanol và etyl acetat) Khả năng chống oxy hóa khi

sử dụng 1, 10, 50 và 100 μg/ml ở mỗi phần trích ly Phần trích ly từ nước và etanol (50%) cho thấy có khả năng chống oxy hóa cao (nồng Ďộ ức chế theo thứ tự Ďịnh sẵn ở 50%, IC50 là 34,98±2,24 và 30,76±1,66 μg/ml) Khả năng chống oxy hóa của những phần trích ly này Ďược kiểm nghiệm trên dòng tế bào ung thư ngoài sọ (neuroblastoma-NG108-15) thông qua H2O2; cả 2 phần chiết Ďều bảo vệ thần kinh khi Ďược sử dụng ở nồng Ďộ 50 μg/ml Phần trích ly chứa 50% etanol có tính bảo vệ thần kinh cao hơn phần trích ly với nước

b) Hoạt tính kháng ung thư

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của 6 xanthon (α, β và γ-mangostin, mangostinone,

garcinone E và 2 isoprenyl-1,7-dihydroxyl-3-methoxyxanthon) Ďược trích ly từ vỏ quả măng cụt với khả năng ức chế sự phát triển tế bào của dòng tế bào mắc bệnh bạch cầu

ở người (tất cả các xanthon Ďã chỉ ra hiệu quả ức chế hoàn toàn, nhưng α, β và mangostin hiệu quả cao hơn) (Matsumoto & cs., 2003); khả năng chống tăng trưởng của

γ-4 prenyl xanthon (α, β, γ-mangostin và methoxyl-β- mangostin) trên tế bào ung thư ruột người (ngoại trừ methoxyl-β- mangostin, 3 xanthon còn lại ức chế mạnh mẽ sự phát

8

triển tế bào ở 20 μm và 72 h); khả năng chống ung thư của chúng phụ thuộc vào số

nhóm hydroxy (Matsumoto & cs., 2005)

Suksamrarn và cs (2006) Ďã tách Ďược 3 prenyl xanthon mới từ vỏ quả măng cụt (mangostenones C, D và E), cùng với 16 xanthon Ďược biết Ďến trước Ďó Khả năng gây Ďộc tố tế bào của các xanthon này Ďược kiểm nghiệm chống lại 3 dòng tế bào ung thư khác nhau: ung thư biểu bì mồm (KB), ung thư vú (BC-1), và ung thư phổi (NCI-H187) Mangostenone C Ďã Ďược chứng minh hiệu quả Ďộc tố tế bào chống lại 3 dòng tế bào này, với IC50 theo thứ tự là 2,8, 3,53, 3,72 μg/ml Tuy nhiên, α-mangostin hiệu quả nhất

với tế bào BC-1 (IC50 0,92 μg/ml), tốt hơn thuốc ellipticine (IC50 1,46 μg/ml);

α-mangostin cũng có hiệu quả Ďộc tố tế bào chống lại tế bào KB (IC50 2,08 μg/ml); và gartanin cũng có thể ức chế sự tăng trưởng của NCI-H187 (IC50 1,08 μg/ml) Đánh giá

hoạt tính của α-mangostin thông qua thí nghiệm với các tế bào DLD-1 Kết quả là số

lượng tế bào quan sát Ďược bị giảm Ďi nhờ xử lý với mangostin 20 μm Hiệu quả càng rõ rệt hơn khi xử lý kết hợp giữa mangostin 2,5 μm với 5-fluorouracil 2,5 μm (Nakagawa

tính chống viêm trên các loài gặm nhấm Thí nghiệm sử dụng dịch chiết etanol 100, 70 , 40% và nước, tìm thấy dung dịch etanol 40% ức chế phóng thích histamin qua trung gian IgE Dung dịch này cũng ức chế tổng hợp 17 prostaglandin E-2 (PGE-2) Phản ứng qua da thụ Ďộng bị ức chế Ďáng kể bởi dịch chiết 40% Tác dụng chống dị ứng của dung

dịch này mạnh hơn dung dịch một loại cây ngấy thường dùng ở Nhật (Nakatani & cs.,

2002a, b)

d) Hoạt tính chống khuẩn, chống nấm và chống virut

Sundaram & cs., (1983) Ďã nghiên cứu hoạt tính chống vi khuẩn và chống nấm của α-mangostin và 4 dẫn xuất của nó và nhận thấy rằng, vi khuẩn

Staphylococcusaureus, Pseudomonasaeruginosa, Salmonella typhimurium và Bacillus subtilis dễ bị tổn thương cao Ďối với các xanthon này

Các nghiên cứu về hoạt tính chống khuẩn của mangostin, gartanin, γ-mangostin,

1-isomangostin và 3-isomangostin Ďược trích từ vỏ măng cụt chống lại

Staphylococcusaureus, cả chủng bình thường lẫn chủng kháng penicillin

(Mahabusarakam & cs., 1986) Nghiên cứu của Chen và cs (1996) cho thấy, cặn chiết

20 etanol của vỏ măng cụt ức chế rất hiệu quả với HIV-protease Hai xanthon Ďược tách

ra từ cặn này là α và β-mangostin, theo thứ tự thể hiện khả năng chống oxi hóa qua chỉ

số IC50 là 5,12 ± 0,41 và 4,81 ± 0,32 μml

có màu xanh mà còn có các màu khác như màu hồng, Ďỏ, vàng và các màu trung gian của thực vật Anthocyanin Ďược coi là một trong flavonoid mặc dù nó có Ďiện tích dương ở nguyên tử oxy của vòng C của cấu trúc flavonoid cơ bản, nó còn Ďược gọi là

ion flavylium (2-phenylchromenylium) (Laleh & cs., 2006) Cấu trúc phân tử chung của

anthocyanin Ďược thể hiện trong hình 3

Hình 3: Cấu trúc cơ bản của anthocyanin

Nguồn: Khoo & cs., 2017 Anthocyanin có nguồn gốc từ flavonol, nó có cấu trúc cơ bản của ion flavylium,

Ďó là thiếu oxy ketone ở vị trí 4 Công thức thực nghiệm ion flavylium của anthocyanin

là C15H11O+ với trọng lượng phân tử là 207.24724 g/mol Mặt khác, anthocyanin là dạng glycosylate của anthocyanidin Các liên kết của anthocyanin dẫn Ďến có các màu Ďỏ, xanh, và tím trong thực vật

Các sắc tố màu anthocyanin Ďược sử dụng như một chất màu thực phẩm tự nhiên Bên cạnh việc sử dụng các anthocyanidin và anthocyanin như chất màu tự nhiên, các sắc tố màu này là các thành phần dược phẩm tiềm năng mang lại nhiều tác dụng có lợi cho sức khoẻ Các nghiên cứu khoa học và các thử nghiệm lâm sàng cho thấy các anthocyanidin và anthocyanin có các hoạt tính chống oxy hoá và kháng khuẩn, cải thiện sức khoẻ thị lực và thần kinh, bảo vệ chống lại các bệnh không lây nhiễm khác Anthocyanin có tác dụng chống bệnh Ďái Ďường, chống ung thư, kháng khuẩn, chống béo phì, cũng như phòng ngừa các bệnh tim mạch Những nghiên cứu này Ďưa ra các tác Ďộng lên sức khoẻ của các anthocyanidin và anthocyanin là do tính chất chống oxy hóa của chúng

a Các loại anthocyanin trong thực vật

Anthocyanin là một trong những phân lớp của phenolic phytochemical Anthocyanin ở dạng glycosid trong khi anthocyanidin Ďược gọi là aglycone Anthocyanidin Ďược phân nhóm thành 3-hydroxyanthocyanidin, 3-deoxyanthocyanidin

10

và O-methyl hóa anthocyanidin, trong khi anthocyanin là các dạng của anthocyanidin glycoside và acyl hóa anthocyanin Các loại phổ biến nhất của anthocyanidin là cyanidin, delphinidin, pelargonidin, peonidin, petunidin và malvidin Các anthocyanin

có acyl hóa cũng Ďƣợc phát hiện ở thực vật bên cạnh các anthocyanin Ďiển hình Anthocyanin Ďƣợc khử acyl hóa Ďƣợc chia thành các anthocyanin acyl hóa, anthocyanin coumaroylate, anthocyanin caffeoylate và anthocyanin malonyl hóa

Hình 4: Các dạng anthocyanidin trong thực vật

Nguồn: Khoo và cs (2017) Anthocyanin Ďƣợc tìm thấy trong hoa và quả của nhiều cây trồng Các loại trái cây nhƣ berry, việt quất, nho và một số trái cây nhiệt Ďới có hàm lƣợng anthocyanin cao Ngoài ra, các sắc tố của những loại quả này là các chất chống oxy hoá mạnh Các loại rau lá xanh, hạt, rễ và củ là những loại rau có chứa lƣợng anthocyanin cao (Khoo & cs., 2017) Trong số các sắc tố anthocyanin, cyanidin-3-glucoside là anthocyanin chủ yếu Ďƣợc tìm thấy trong hầu hết thực vật

Anthocyanin trong vỏ quả măng cụt có hàm lƣợng 182,4 – 423.5 mg/100 g (Palapo & cs., 2009) Dựa vào hàm lƣợng anthocyanin hiện diện, vỏ măng cụt có thể Ďƣợc xem là nguồn chất màu tự nhiên Các anhthocyanin chính của vỏ măng cụt là

11

cyanindin 3-sophoroside, tiếp theo là cyanidin 3-glucoside và pelargonidin 3-glucoside

ở nồng Ďộ thấp hơn (Zarena & UdayaSankar, 2012)

b Độ ổn định của màu anthocyanin

Sự ổn Ďịnh của anthocyanin phụ thuộc vào loại sắc tố anthocyanin, ánh sáng,

nhiệt Ďộ, pH, ion kim loại, enzyme, oxi và chất chống oxi hoá (Turturică & cs., 2015)

Độ ổn Ďịnh của Anthocyanidin cũng bị ảnh hưởng bởi vòng B trong cấu trúc

anthocyanidin và sự có mặt của các nhóm hydroxyl hoặc methoxyl (Castañeda & cs.,

2009) Các nhóm này Ďược biết là làm giảm tính ổn Ďịnh của anthocyanidin trong dung dịch

Màu sắc của anthocyanin phụ thuộc vào Ďộ pH của dung dịch Điều này là do cấu trúc phân tử của anthocyanin có tính chất ion Trong Ďiều kiện acid, một số anthocyanin có màu Ďỏ Anthocyanin có màu tím ở pH trung tính trong khi màu sắc chuyển sang màu xanh trong Ďiều kiện pH tăng lên Các sắc tố màu Ďỏ của anthocyanin chủ yếu dưới dạng ion flavylium dương (Bąkowska & cs., 2005) Các anthocyanin ổn Ďịnh hơn ở dung dịch pH thấp hơn, Ở pH thấp hơn, ion flavylium dương tạo ra cho phép anthocyanin hòa tan cao trong nước Ngoài pH, sự trùng hợp với anthocyanin-tanin

cũng có thể làm tăng Ďộ ổn Ďịnh màu ở pH thấp hơn (Sims & cs., 1985)

Hình 5: Sự biến tính của anthocyanin 3,5-diglycoside tại pH 3,7

(a) các dẫn xuất coumarin và (b) cấu trúc giống với vòng B của anthocyanin gốc

Nguồn: Jackman & cs., 1987

Nhiệt Ďộ là nhân tố ảnh hưởng nhiều Ďến khả năng bền của anthocyanin Trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm, anthocyanin dễ bị biến tính bởi nhiệt Ďộ

Theo Jackman và cs (1987) trích dẫn từ Meschter (1953) cho rằng có mối quan

hệ tuyến tính giữa tốc Ďộ suy thoái màu sắc của anthocyanin trong bảo quản dâu tây và nhiệt Ďộ bảo quản Nghiên cứu Ďã cho thấy, 50% màu anthocyanin trong mứt dâu tây bị suy thoái trong 1 h ở 100 °C, 240 giờ ở 38 oC và 1300 giờ ở 20 o

C Adams và Ongley (1973) cho rằng, sự phá hủy sắc tố trong dâu tây Ďóng hộp không Ďáng kể trong quá trình khử trùng nhiệt Ďộ cao so với xảy ra trong quá trình làm lạnh chậm và sau Ďó tồn trữ nhiệt Ďộ môi trường Tuy nhiên, cơ chế phân hủy anthocyanin không những phụ

12

thuộc vào nhiệt Ďộ mà còn phụ thuộc vào chính anthocyanin Các courmarin glucoside

là sản phẩm phân hủy phổ biến của anthocyanin 3,5-diglycosde Trước tiên, ion flavylium dương chuyển thành dạng quinonidal base, sau Ďó hình thành thành nhiều dạng sản phẩm trung gian, cuối cùng thu Ďược dẫn xuất courmarin và thành phần tương ứng với vòng B của anthocyanin Sự phân hủy này ngoài nhiệt Ďộ còn bị ảnh hưởng bởi oxi (Adams, 1973) Ngoài ra, nhiều nghiên cứu cũng cho thấy, màu anthocyanin sẽ ổn Ďịnh hơn trong Ďiều kiện chế biến Điều này có thể là kết quả của các phản ứng ngưng

tụ, nhờ Ďó nồng Ďộ các sắc tố tăng lên theo nhiệt Ďộ và thời gian bảo quản

c Khả năng sử dụng các sắc tố anthocyanin

Anthocyanin chiết xuất từ thực vật Ďã Ďược sử dụng làm chất phụ gia thực phẩm Phụ gia thực phẩm E163 là một trong những phụ gia thương mại có nguồn gốc từ anthocyanin triết xuất từ vỏ nho Đây là một phụ gia thực phẩm màu tím Ďể sử dụng trong sản xuất mứt màu tím, bánh kẹo và Ďồ uống Sử dụng các chất màu có chứa chất anthocyanin trong sữa chua và một số nước trái cây pha trộn Ďang trở nên phổ biến hơn Gần Ďây, các anthycyanin acyl hóa là các chất màu thực phẩm Ďược sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm do sự ổn Ďịnh cao của chúng Ďối với anthocyanin không bão hòa Một lượng anthocyanin không bão hòa cao Ďược sản xuất từ một số loại trái cây, chẳng hạn như cây anh Ďào và quả berry với chi phí tương Ďối thấp Những sản phẩm này có tiềm năng như chất màu cho việc sử dụng trong ngành công nghiệp thực

phẩm (Giusti & cs., 2013) Anthocyanin là một trong những thành phần có hoạt tính

sinh học sử dụng như là thuốc dinh dưỡng và y học cổ truyền Nó thường Ďược sử dụng như là một chất kích thích sinh học, kích thích sự thèm ăn, thuốc lợi mật và Ďiều trị nhiều bệnh khác

Trong số các anthocyanin chính, hoạt tính sinh học của cyanidin-3-glucoside và

malvidin-3-glucoside Ďược báo cáo nhiều nhất Theo Frank và cs (2003), hoạt tính sinh

học tương Ďối của các anthocyanin rượu vang Ďỏ là các glycosid của peonidin có tính sinh học cao nhất, tiếp theo là các glycosid cyanidin, malvidin, delphinidin và petunidin

2.2.2 Polyphenol

Các hợp chất polyphenol là các chất chuyển hóa Ďược tìm thấy trong trái cây, chủ yếu là các flavonoid và acid phenolic Các hợp chất acid phenolic là các hợp chất có một hoặc nhiều vòng thơm với một hay nhiều nhóm hydroxyl

Các hợp chất phenolic thường Ďược tìm thấy trong cả thực vật ăn Ďược và không

ăn Ďược, chúng Ďược cho là có nhiều hợp chất sinh học bao gồm hoạt tính chống oxy hoá (Kähkönen & cs.,1999) Các hợp chất acid phenolic có thể Ďược phân loại thành các nhóm khác nhau theo chức năng của số lượng các vòng phenol mà chúng chứa và của các yếu tố cấu trúc gắn các vòng này với nhau Do Ďó, phân biệt Ďược giữa các acid phenolic, flavonoid, stilbene và lignan

13

Hình 6: Cấu trúc hóa học của các polyphenol

Nguồn: Manach & cs., 2004 Các hợp chất phenolic thường Ďược tìm thấy trong cả thực vật ăn Ďược và không

ăn Ďược, chúng Ďược cho là có nhiều hợp chất sinh học bao gồm hoạt tính chống oxy hoá (Kähkönen & cs.,1999) Các hợp chất acid phenolic có thể Ďược phân loại thành các nhóm khác nhau theo chức năng của số lượng các vòng phenol mà chúng chứa và của các yếu tố cấu trúc gắn các vòng này với nhau Do Ďó, phân biệt Ďược giữa các acid phenolic, flavonoid, stilbene và lignan

Các chất trích ly từ trái cây, thảo mộc, rau cải, ngũ cốc và các vật liệu thực vật khác giàu phenolic Ďang ngày càng Ďược quan tâm trong ngành công nghiệp thực phẩm, bởi vì chúng làm chậm quá trình oxy hóa chất lipid, do Ďó cải thiện chất lượng và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm Chúng phân bố rộng rãi trong giới thực vật và là các sản phẩm trao Ďổi chất Ďa dạng của thực vật Hơn 8.000 cấu trúc phenolic Ďã Ďược tìm thấy,

từ các phân tử Ďơn giản như các acid phenolic Ďến các chất polyme như tanin Sự quan tâm ngày càng tăng Ďối với các chất này chủ yếu là do khả năng chống oxy hoá của chúng và sự kết hợp giữa hấp thụ của chúng với phòng ngừa một số bệnh

Các tác dụng có lợi của polyphenol chủ yếu là do tính chất chống oxy hoá, tùy thuộc vào cấu trúc hóa học, chúng có thể bẻ gãy chuỗi hoặc khả năng bắt gốc tự do (Rice-Evans, 2001) Tùy thuộc vào cấu trúc cụ thể, polyphenol có nhiều tính chất khác nhau Các polyphenol bao gồm sắc tố màu vàng, cam, Ďỏ và xanh, cũng như các hợp chất khác nhau liên quan Ďến hương vị thực phẩm Một số polyphenol dễ bay hơi như vanillin và eugenol (cho mùi Ďặc trưng của cây Ďinh hương) là các mùi vị rất mạnh, nhưng hương vị chủ yếu liên quan Ďến polyphenol là Ďắng và chát Các Ďặc tính polyphenol chủ yếu khác bao gồm khả năng bắt gốc tự do có liên quan Ďến tính chất chống oxy hoá và khả năng tương tác với protein (El, 2009) Tính chất của các polyphenol cũng bị ảnh hưởng rất nhiều bởi sự tương tác của chúng với các thành phần khác của ma trận thực phẩm Các chát của tanin cũng có thể Ďược thay Ďổi bởi sự hiện diện của các phân tử khác nhau bao gồm các polysaccharide và protein

Bảng 4: Các acid phenolic trong các phần khác nhau của quả măng cụt

của acid galacturonic, và nhóm thứ hai là pectin, là một polyme của acid galacturonic có

nhóm cacboxyl Ďược metyl este hóa Enzyme này chia acid polygalacturonic thành acid monogalacturonic bằng cách mở các liên kết glycosidic Thông qua quá trình này, nó làm mềm vách tế bào và làm tăng năng suất của quá trình trích ly nước trái cây Pectinase có thể Ďược phân loại thành ba nhóm chủ yếu:

1 Hydrolase (endopolygalacturonase, EC 3.2.1.15, exopolygalacturonase, EC 3.2.1.67), enzyme thủy phân acid pectic;

2 Lyase (endopolygalacturonase lyase, EC 4.2.2.2, exopolygalacturonase lyase,

EC 4.2.2.9, endopolymethyl-d-galactosiduronate lyase, EC 4.2.2.10), enzyme phân hủy acid pectic thông qua phản ứng loại bỏ pectic;

3 Esterase (pectin methyl esterase, EC 3.1.1.11), enzyme phá vỡ liên kết methyl este trong pectin

Các chế phẩm enzyme pectinase sẵn có trên thị trường là các hỗn hợp của các enzyme này (Mojsov, 2017)

Hình 7: Cấu trúc của enzyme pectinase

Vi khuẩn Aspergillus niger hoặc Aspergillus aculeatus Ďược sử dụng Ďể sản xuất

các enzyme pectinase Các enzyme pectinase bao gồm pectinlyase, pectinmethylesterase, endo và exopolygalacturonase, pectinacetylesterase, rhamnogalacturonase, endo- and exo-arabinase Ďược sử dụng Ďể trích ly và lọc nước ép rau quả Ngành sản xuất nước ép trái cây và rau sử dụng enzyme pectinase chủ yếu có

nguồn nấm từ Aspergillus spp Các lase pectate có thể hoạt Ďộng trên pectin este hóa

trong khi các polygalacturonase hoạt Ďộng trên pectin không Ďược este hóa do Ďó nó có thể hoạt Ďộng trước pectin esterase

Sử dụng enzyme trong ngành công nghiệp nước trái cây Ďã góp phần tăng sản lượng và sản xuất nhiều loại nước ép khác nhau Enzyme pectinase là một trong những nhóm enzyme quan trọng Ďược sử dụng trong công nghiệp chế biến nước trái cây

Các phương pháp xử lý enzyme pectinase khác nhau tùy thuộc vào loại nước ép (Sieiro & cs., 2012) Đối với rau quả sau quá trình nghiền, các phân tử pectin thoát ra có Ďiện tích âm tạo thành lớp màng mỏng bao xung quanh các phân tử rắn trong dịch quả,

do Ďó các phân tử ở trạng thái keo lơ lửng trong dung dịch, làm cho dung dịch vẫn Ďục Khi bổ sung enzyme pectinase vào dung dịch quả, chúng sẽ phân cắt các phân tử pectin thành các phân tử nhỏ hơn, mỗi loại enzyme pectinase sẽ phân cắt các phân tử pectin ở một vị trí khác nhau, khi Ďó làm xuất hiện các phân tử rắn tích tụ Ďiện tích dương bên dưới lớp Ďiện tích âm Do có Ďiện tích dương này sẽ kết nối với lớp bảo vệ mang Ďiện tích âm của các phân tử khác nhau và hình thành phân tử lớp hơn, khi Ďó các phân tử này sẽ lắng xuống Ngoài ra, pectinase còn làm mềm vỏ và các mô của rau quả Ďể việc trích ly các thành phần trong rau quả dễ dàng hơn, sử dụng enzyme pectinase trong chế

biến nước táo có thể cải thiện quá trình lọc tăng lên 35% (Mondor & cs., 2000)

Theo Buchert và cs (2005), các chế phẩm enzyme ảnh hưởng Ďến hàm lượng và thành phần của anthocyanin trong nước quả Các enzyme Pectinex Ultra SP-L, Pectinex Smash, Pectinex BE 3-L và Biopectinase CCM làm tăng tổng lượng anthocyanin 13-41% trong nước trái cây Việt quất và 18-29% trong nước ép quả lý chua Ďen Nghiên cứu trích ly các thành phần và hàm lượng polyphenol tổng sử dụng enzyme Pectinex Clear cho thấy, hàm lượng protein sau khi xử lý tăng lên 0,33% w/w so với ban Ďầu 0,17% w/w Hàm lượng phenolic tổng tăng 15% trong các mẫu có xử lý enzyme (Nur & cs., 2010) Nghiên cứu kết hợp sử dụng hai loại enzyme thương mại là Novozymes cellulase và Pectinex Ultra SP-L ở nồng Ďộ 0,05% (w/w) và ủ ở 45 °C trong 60 phút trong nước ép từ trái cọ Kết quả cho thấy có sự giảm Ďáng kể Ďối với các hàm lượng chất xơ thô, protein thô và carbohydrate khi Ďược xử lý bởi enzyme so với nước ép không Ďược xử lý Việc xử lý enzyme cũng làm giảm Ďộ nhớt của sản phẩm (Arsad & cs., 2015)

Trích ly các hợp chất chống oxy hóa từ phụ phẩm trong sản xuất nước quả raspberry với tỉ lệ enzyme pectinase và Ďược ủ trong 18 giờ ở 50 °C làm tăng hàm

19

lượng phenol tổng lên Ďến 35% và khả năng chống oxy hoá khoảng 50%, 15% và 30% lần lượt với 2,2- diphenyl-1-picrylhydrazyl = 2,2-diphenyl-1- (2,4,6-trinitrophenyl) hydrazyl) (DPPH), 2,2'-azino-bis (axit 3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic) (ABTS) và khả năng khử sắt (FRAP) Ngoài ra sử dụng nồng Ďộ enzyme cao hơn cải thiện hiệu suất trích ly các chất chống oxy hoá của phenol (Laroze & cs., 2010)

2.3.2 Enzyme cellulase

Cellualse Ďược cấu tạo từ các Ďợn vị là acid amin và có bản chất là protein Theo Sharma & cs., 2014, enzyme cellulase là một hỗn hợp của các enzyme thực hiện quá trình thủy phẩm cellulase thành glucose Cơ chất của enzyme cellulase là cellulose, là một polysaccharide có nhiều trong tự nhiên, chủ yếu của vách tế bào thực vật Cellulose

là hợp chất cao phân tử Ďược cấu tạo từ các liên kết các mắt xích β-D-glucose; có tính hữu dụng là tạo ra glucose

Hình 8: Công thức cấu tạo cellulose Cellulase gồm ba enzyme sản xuất glucose từ thủy phân cellulase là endo-β-1,4-glucanase (EG, EC 3.2.1.4), exo-β-1,4-celluobiohydrolase (CBH, EC 3.2.1.91) và β-glucosidase (BG, EC 3.2.1.21) EG và CBH kết hợp thủy phẩn cellulose thành cello-oligosaccharide, các oligosaccharide bị thủy phân thành glucose bởi β-glucosidase (Khan & cs., 2011; Kuhad & cs., 2011)

Enzyme cellulase có khả năng ứng dụng trong các ngành chế biến thực phẩm như rượu bia, trích ly dầu, chiết xuất carotenoid, nước rau ép, nectar và puree, khai thác

từ hạt dầu; sản xuất các sản phẩm sinh khối và kỹ thuật di truyền (Sharada & cs., 2014; Bhat, 2000; Kuhad & cs., 2011) Theo Ahmed (2012), sử dụng enzyme cellualse ở nồng

Ďộ 1500ppm với thời gian ủ 150 phút trong chế biến nước dứa, mít, ổi lần lượt thu Ďược hiệu suất là 81%, 79% và 79% so với mẫu không sử dụng enzyme là 69% Enzyme Ďược sử dụng Ďể xử lý nguyên liệu thực vật trước khi thực hiện các công Ďoạn tiếp theo

Ďể trích ly các hợp chất khác nhau

Nhiều loại enzyme khác nhau như cellulase, pectinase và hemicellulase phá vỡ cấu trúc thành tế bào thực vật, do Ďó nâng cao việc hiệu suất trích ly các hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật Những enzyme này thủy phân các thành phần tế bào do Ďó làm tăng tính thấm màng tế bào, do Ďó sản lượng các hoạt tính sinh học trong nguyên liệu Ďược trích ly sẽ cao hơn (Munish Pur & cs., 2011) Theo Kaur và cs (2010), sử

20

dụng enzyme Ďể tăng phóng thích flavonoid từ nguyên liệu thực vật trong khi giảm thiểu việc sử dụng các dung môi và nhiệt Trong nghiên cứu của Li & cs (2016), các hợp chất phenolic Ďược trích ly từ vỏ cam quýt với sự bổ sung enzyme Ďã làm tăng hàm lượng từ 25,9% lên 39,72% Các enzyme cũng làm tăng hiệu suất chiết xuất các polyphenol và anthocyanin từ nước blackcurrant (Landbo & cs., 2001)

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng Ďến hoạt tính của enzyme

Trong quá trình thủy phân, hoạt tính của enzyme bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt Ďộ, pH, nồng Ďộ enzyme, nồng Ďộ cơ chất

- Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Bản chất của enzyme là protein nên nhiệt Ďộ có ảnh hưởng rất lớn Ďến hoạt Ďộng của nó Nhiệt Ďộ ảnh hưởng Ďến khả năng sinh tổng hợp của enzyme, vận tốc phản ứng

do enzyme xúc tác tăng khi nhiệt Ďộ tăng ở giới hạn nhất Ďịnh Khi nhiệt Ďộ tăng thì tốc

Ďộ phản ứng tăng, tuy nhiên tốc Ďộ phản ứng chỉ tăng theo nhiệt Ďộ trong một giới hạn xác Ďịnh, nếu vượt nhiệt Ďộ Ďó, tốc Ďộ phản ứng của enzyme sẽ giảm và làm vô hoạt enzyme Nhiệt Ďộ tăng làm gia tăng cơ hội phá vỡ các liên kết hydro, tương tác Van der Waals, ảnh hưởng Ďến cấu trúc không gian ba chiều nên làm biến tính protein Nhiệt Ďộ tối ưu của một số enzyme phụ thuộc vào sự có mặt của cơ chất, kim loại, pH và các chất bảo vệ

Đối với nhiều enzyme, khoảng nhiệt Ďộ thích hợp khoảng 40-50 oC Nhiệt Ďộ tối

ưu cho hoạt Ďộng của enzyme cellulase còn tùy thuộc vào chủng vi khuẩn sản xuất enzyme Chẳng hạn, hoạt tính xúc tác của endoglucanase từ chủng vi khuẩn

Trichoderma reesei tối ưu là 55 oC Ngoài khoảng nhiệt Ďộ tối ưu, enzyme có thể bị biến tính và giảm hoặc mất hoạt tính

- Ảnh hưởng của pH:

pH môi trường ảnh hưởng nhiều Ďến khả năng hoạt Ďộng của enzyme cellulase Tùy thuộc vào bản chất enzyme có pH thích hợp Ďể enzyme hoạt Ďộng tối ưu nhất Ngoài ra pH tối ưu cũng phụ thuộc vào nhiệt Ďộ, khi tăng nhiệt Ďộ phản ứng thì pH tối

ưu sẽ chuyển về phía lớn hơn pH có ảnh hưởng Ďến mức Ďộ ion hóa của cơ chất, enzyme và trung tâm hoạt Ďộ của nó, phức chất enzyme-cơ chất và ảnh hưởng Ďến Ďộ bền của protein enzyme Mỗi enzyme có một pH tối ưu, do Ďó các thay Ďổi nhỏ xung quanh pH tối ưu sẽ làm giảm hoạt tính enzyme, nguyên nhân do thay Ďổi sự ion hóa các nhóm tại trung tâm hoạt Ďộng của enzyme Các thay Ďổi của pH làm biến tính protein của enzyme do sự can thiệp vào các liên kết phi cộng hóa trị yếu giữ vai trò ổn Ďịnh cấu trúc không gian của enzyme Tốc Ďộ phản ứng enzyme sẽ tăng dần Ďến giá trị cực Ďại và sau Ďó giảm dần, Ďộ bền của enzyme có thể tăng lên khi có các yếu tố làm bền như cơ chất (Lê Ngọc Tú & cs., 2005)

- Ảnh hưởng của nồng độ enzyme:

Vận tốc phản ứng tỉ lệ thuận với nồng Ďộ enzyme khi có Ďầy Ďủ cơ chất Nồng

Ďộ enzyme càng nhiều bao nhiêu thì lượng cơ chất bị biến Ďổi càng nhiều bấy nhiêu Trong Ďiều kiện thừa cơ chất, tốc Ďộ phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng Ďộ

- Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất:

Enzyme tham gia quá trình xúc tác tạo phức enzyme-cơ chất Quá trình này có thể biểu diễn như sau:

E + S  ES  P + E E: enzyme, S: cơ chất, P: sản phẩm; ES: phức hợp trung gian enzyme-cơ chất Quá trình xảy ra các giai Ďoạn:

Giai Ďoạn 1: enzyme sẽ tương tác với cơ chất Ďể tạo thành phức hợp trung gian enzyme-cơ chất

Giai Ďoạn 2: phức hợp trung gian enzyme-cơ chất Ďược tách ra

Giai Ďoạn 3: enzyme sẽ Ďược giải phóng trở lại trạng thái tự do, cơ chất sẽ chuyển thành sản phẩm

Trong giai Ďoạn Ďầu, khi nồng Ďộ cơ chất thấp thì tốc Ďộ phản ứng phụ thuộc tuyến tính với nồng Ďộ cơ chất Khi toàn bộ lượng enzyme phản ứng Ďều tham gia vào phức ES, tốc Ďộ phản ứng sẽ Ďạt cực Ďại và phụ thuộc hoàn toàn vào cơ chất Trong giai Ďoạn tiếp theo, nếu nồng Ďộ cơ chất vượt quá ngưỡng cực Ďại thì tốc Ďộ phản ứng không

có khả năng tăng theo do enzyme Ďã bảo hòa cơ chất

Hình 10: Ảnh hưởng của nồng Ďộ cơ chất Ďến hoạt tính enzyme

0 Km Nồng Ďộ cơ chất

½ Vmax

22

2.3.4 Ứng dụng của enzyme trong thực phẩm

Trích ly các hợp chất hoạt sinh học từ thực vật bằng enzyme là một phương pháp thay thế tiềm năng cho các phương pháp trích ly bằng dung môi thông thường Enzyme là chất xúc tác lý tưởng Ďể hỗ trợ việc trích ly, biến Ďổi hoặc tổng hợp các hợp chất hoạt tính sinh học phức tạp có nguồn gốc tự nhiên Trích ly có hỗ trợ của enzyme dựa trên khả năng của các enzyme Ďể xúc tác các phản ứng với tính Ďặc hiệu, tính tái chọn lọc và khả năng hoạt Ďộng với các Ďiều kiện xử lý trong các dung dịch nước (Gardossi & cs., 2010) Enzyme có khả năng làm giảm hoặc phá vỡ thành tế bào và màng tế bào, do Ďó cho phép phóng thích các chất sinh học có hiệu quả hơn và tiết kiệm năng lượng hơn (Pinelo & cs., 2006)

xylase and pectinase

17,5

carotenoid Hoa marigold Viscozyme, Pectinex,

neutrase, corolase and HT-proteolytic

97

Chất bay hơi dầu

Vỏ Mandarin Xylan-degrading

enzyme

15

Carotene Xác ca rốt Pectinex Ultra SP 0,0064

Tomato Cellulase và pectinase 206 Chất màu Pitaya Pectinolytic,

Pectin Dưa gang Xylase, cellulose,

β-glucosidase,

14,0

Nguồn: Puri, 2012 Một ứng dụng Ďặc biệt hữu ích của enzyme là làm tăng hiệu quả của việc xử lý trước dung môi và làm giảm lượng dung môi cần thiết cho việc trích ly hoặc tăng sản lượng của các hợp chất có thể trích ly Enzyme như pectinase, cellulase và hemicellulase Ďược sử dụng rộng rãi trong chế biến nước trái cây và làm trong bia, Ďể phân hủy các tế bào và cải thiện khả năng trích ly nước ép Việc phá vỡ vách tế bào cũng giải phóng các thành phần như hợp chất phenol vào nước ép, do Ďó cải thiện chất lượng sản phẩm Các phương pháp trích ly có hỗ trợ enzyme cho thấy Ďạt hiệu suất trích

ly cao các hợp chất như polysaccharide, dầu, các sắc tố tự nhiên, hương vị và các hợp chất dược liệu (Wu & cs., 2005; Passos & cs., 2009; Barzana & cs., 2002; Sowbhagya

và Chitra, 2010; Yang & cs., 2010)

Các nghiên cứu gần Ďây về trích ly với sự hỗ trợ của enzyme Ďã cho thấy trích ly nhanh hơn, giảm sử dụng dung môi và tiêu thụ năng lượng thấp hơn so với các phương pháp không enzyme Việc sử dụng thành công enzyme Ďể trích ly một loạt các sản phẩm như trích ly carotenoid từ hoa cúc, vỏ cà chua (Barzana & cs., 2002; Dehghan-Shoar & cs., 2011), vanillin từ vỏ quả vani xanh (Ruiz-Teran & cs., 2001), polysaccharide từ sterculia (Wu & cs., 2005), dầu từ hạt nho (Passos & cs., 2009) và polyphenol (Yang & cs., 2010) cho thấy các enzyme có thể hữu ích cho việc trích ly các hợp chất hoạt tính sinh học từ các nguồn thực vật khác nhau Trích ly với sự hỗ trợ của enzyme là chủ Ďề nghiên cứu liên tục và có tiềm năng thu hút thương mại

Enzyme Ďã Ďược sử dụng cho việc xử lý vật liệu thực vật trước khi các phương pháp truyền thống Ďể trích ly Các enzyme như cellulase, pectinase và hemicellulase thường Ďược dùng Ďể phá vỡ cấu trúc của vách tế bào thực vật, do Ďó tăng cường việc trích ly các chất sinh học từ thực vật Các enzyme này thủy phân các thành phần vách tế bào do Ďó tăng tính thấm của tế bào nên hiệu suất trích ly các hợp chất sinh học cao hơn Enzyme có thể Ďược bắt nguồn từ vi khuẩn, nấm, các cơ quan Ďộng vật hoặc chất trích ly từ thực vật Để sử dụng enzyme hiệu quả nhất cho các ứng dụng trích ly, Ďiều

24

quan trọng phải hiểu Ďược tính chất xúc tác và phương thức hoạt Ďộng, Ďiều kiện hoạt Ďộng tối ưu và sự kết hợp enzyme hoặc enzyme nào phù hợp với vật liệu thực vật Ďược lựa chọn Enzyme Ďã Ďược sử dụng Ďể tăng sự giải phóng flavonoid từ vật liệu thực vật trong khi giảm thiểu việc sử dụng dung môi và nhiệt (Kaur & cs., 2010) Enzyme Ďược

sử dụng trong xử lý các polysaccharide Ďể tăng cường trích ly chất chống oxy hóa (Gan

và Latiff, 2010) Sử dụng enzyme ở 0,1% w/w làm tăng từ 1,7 Ďến 7,4 g/kg trọng lượng nguyên liệu khô Trong một nghiên cứu khác cũng cho thấy, hiệu suất trích ly lycopene

từ cà chua Ďược cải thiện Trích ly lycopene từ các mô cà chua bằng enzyme cellulase

và pectinase trong Ďiều kiện tối ưu Ďã làm tăng Ďáng kể (206%) hiệu suất trích ly lycopene so với các thí nghiệm không sử dụng enzyme (Choudhari và Ananthanarayan, 2007) Tương tự, trích ly lycopene với sự hỗ trợ quá trình thủy phân của pancreatin từ

vỏ cà chua Ďã làm tăng hiệu suất gấp 2,5 lần Quá trình thủy phân bằng enzyme trước khi chiết bằng dung môi là cần thiết Ďể trích ly lycopene có hiệu quả cao hơn từ nguyên liệu thô (Dehghan-Shoar & cs., 2011) Các thành phần cellulose, pectin và hemicellulose trong vỏ bưởi có thể Ďược thủy phân bởi các enzyme pectinase và cellulase thành Ďường Ďơn, sau Ďó Ďường Ďơn này có thể Ďược sử dụng bởi các vi sinh vật Ďể sản xuất ethanol và các sản phẩm lên men khác (Wilkins & cs., 2007) Hiện nay, cellulase Ďược ứng dụng ở bước hóa lỏng Ďể cải tiến quy trình Ďường hóa trong xử lý bã mía Ďể sản xuất cồn sinh học Các cellulase cải thiện quá trình Ďường hóa (Ďường tổng

số là 81 g/l) làm tăng Ďáng kể sản xuất ethanol (Geddes & cs., 2011) Các enzyme có thể Ďược sử dụng Ďể phá vỡ phức hợp pectin-cellulose trong vỏ cam quýt và năng cao hiệu suất trích ly flavonoid (naringin) (Puri & cs., 2011) Trong chế biến thực phẩm, các enzyme pectic Ďược sử dụng trong công nghiệp Ďể trích ly, làm trong và tăng nồng Ďộ nước ép trái cây (Nakkeeran & cs., 2011), trích ly pectin (Ptichkina & cs., 2008), trích

ly dầu (Mishra & cs., 2005), hương vị và sắc tố từ vật liệu thực vật (Passos & cs., 2009, Sowbhagya và Chitra, 2010) Các enzyme thường Ďược sử dụng nhất Ďể khai thác dầu là cellulase, α-amylase và pectinase Sự kết hợp các enzyme trong các quá trình trích ly dầu làm tăng cao hiệu suất trích ly các hợp chất chống oxy hoá trong dầu ô liu (García

& cs., 2001), chất béo Ďược làm từ dầu thơm và dầu ô liu (Soto & cs., 2008) Enzyme pectinase và β-glucanase Ďược sử dụng Ďể cải thiện hiệu suất trích ly dầu thêm 15% so với không sử dụng, tương ứng với năng suất dầu tăng khoảng 2 kg dầu ôliu trên 100 kg ôliu (García & cs., 2001) Chất lượng dầu thu Ďược bằng phương pháp xử lý enzyme tương Ďối tốt so với dầu trích ly bằng hexane Do Ďó, việc ép lạnh hỗ trợ bằng enzyme là một giải pháp thay thế lý tưởng cho việc khai thác dầu nhờ các tính chất không Ďộc và không cháy

Một nghiên cứu khác cho thấy, có sự gia tăng hàm lượng polyphenol 39,72%) và Ďường (12-14 g/l) Ďược trích ly bằng enzyme từ vỏ cam quýt và nho (Ptichkina & cs., 2008; Kammerer & cs., 2005) Enzyme cải thiện việc trích ly hàm lượng phenol tổng từ 32,33% Ďến 61,90% Nhiều sắc tố anthocyanin Ďã Ďược trích ly bằng enzyme từ vỏ nho (Munoz & cs., 2004) Trích ly dầu có hỗ trợ enzyme Ďã cải thiện hiệu suất 59,4% khi so sánh với quá trình khai thác dầu không sử dụng enzyme (Tobar

(25,90-& cs., 2005) Enzyme cũng làm tăng sản lượng trích ly polyphenol và anthocyanin từ

25

nước ép quả lý Ďen Các enzyme pectinolytic thương mại làm giảm kích thước hạt từ

500 -1000 mm xuống <125 mm và làm tăng sản lượng phenolic từ 1,6 Ďến 5 lần trong

bã Nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme cellulase từ Thermobifida fusca lên vỏ táo Ďã

cho thấy có sự cải thiện hiệu suất trích ly phenol và làm giảm lượng Ďường và khả năng chống oxy hoá Lượng Ďường giảm khoảng 60 mg trên mỗi gam vỏ táo khi Ďược xử lý bằng enzyme cellulase so với chỉ 20 mg sử dụng phương pháp trích ly không enzyme (Kim & cs., 2005) Các thông số quan trọng nhất cho sự trích ly lỏng từ năm loại vỏ cam quýt khác nhau Ďã Ďược xác Ďịnh là tình trạng của vỏ, nhiệt Ďộ chiết, loại enzyme, nồng Ďộ enzyme và các loại cam quýt (Li & cs., 2006) Một quá trình cho việc tách chiết polyphenol từ bã nho gần Ďây Ďã Ďược phát triển thành quy mô thực nghiệm Bã nho Ďược xử lý trong 120 phút với enzyme Ďã làm tăng hiệu suất trích ly anthocyanin lên 65,8% Tính khả thi về kinh tế của quá trình này Ďược tăng cường bằng cách giảm thiểu nồng Ďộ enzyme Ďể trích ly có hiệu quả (Maier & cs., (2008) Các kết quả tương tự

Ďã Ďược khảo sát trong trích ly các chất chống oxy hoá từ bã quả lý Ďen với enzyme cellulase thương mại (Kapasakalidis & cs., 2009) Enzyme thường Ďược áp dụng trong làm trong rượu vang Ďỏ Đặc Ďiểm màu sắc và cảm quan của rượu Ďã Ďược cải thiện khi Ďược xử lý bằng enzyme so với rượu không xử lý bằng enzyme (Bautista & cs., 2005) Ngoài ra, việc trích ly với hỗ trợ của enzyme Ďã chứng tỏ là phù hợp hơn cho thu hồi catechin (khoảng 100%) từ các loại Ďồ uống khác nhau từ trà sữa thay vì kết tủa bằng acid (hiệu suất 74%) (Ferruzzi và Green, 2006) Enzyme cellulase Ďã Ďược sử dụng Ďể cải thiện việc trích ly oligosaccharide từ cám gạo Ďã Ďược khử chất béo, Ďã chứng tỏ có hiệu quả trong việc phá vỡ ma trận các sợi trong cám gạo, tạo Ďiều kiện cho việc giải phóng oligosaccharide Hiệu suất trích ly tăng từ 13,4% (không sử dụng enzyme) lên 39,9% với 2% cellulase (Patindol & cs., 2007) Tương tự như vậy, pectinase từ

Aspergillus awamori Ďã Ďược chứng minh cải thiện trích ly protopectin từ bí ngô Sự

thủy phân bằng enzyme kéo dài 3 giờ Ďã cải thiện hiệu suất protopectin (14%) hơn trích

ly bằng acid (7%) (Ptichkina & cs., 2008) Trích ly các lignan (secoisolariciresinol) từ

vỏ lanh (Linum usitatissimum) và nguyên hạt Ďã Ďược cải thiện bằng cách sử dụng

cellulase và β-glucosidase Cả hai chế phẩm enzyme Ďều có hiệu quả Ďể trích ly lignin Trong Ďiều kiện tối ưu, hiệu suất cao nhất của lignin là 40,75 mg/g trong vỏ và 15,20 mg/g trong hạt, hiệu suất tăng so với các phương pháp Ďã Ďược xuất bản trước (Renouard & cs., 2010)

2.4 QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG

Thanh trùng là quá trình xử lý nhiệt tương Ďối ôn hòa, trong Ďó thực phẩm Ďược gia nhiệt dưới 100oC Đối với thực phẩm acid cao (pH 4,6) Ďược sử dụng Ďể tối ưu khả năng các mối nguy về vi sinh vật bệnh và kéo dài thời hạn sử dụng cho thực phẩm trong nhiều ngày Đối với thực phẩm có acid thấp (pH<4,6), nó Ďược sử dụng Ďể kéo dài thời hạn sử dụng cho nhiều tháng bằng việc phá hủy các vi sinh vật gây bệnh (nấm men hoặc nấm mốc), vô hoạt enzyme Trong cả hai loại thực phẩm trên, các Ďặc tính cảm quan và giá trị dinh dưỡng có những thay Ďổi tối thiểu

26

Bảng 6: Các chế Ďộ xử lý nhiệt Ďược Ďề nghị cho một số loại thực phẩm

Loại sản phẩm Vi sinh vật mực tiêu Chế Ďộ nhiệt (phút) Tham chiếu

pH 3,7-4,2 Vi khuẩn yếm khí Butyric

pH 4,0-4,3 Vi khuẩn yếm khí Butyric NFPA

pH 4,3-4,5 Vi khuẩn yếm khí Butyric NFPA

Nguồn: Nguy n nh v Nguy n Nh t inh hương, 2011

Đối với các loại nước trái cây, nguyên nhân chính gây hư hỏng màu sắc là enzyme hóa nâu bởi polyphenoloxxidase Điều này Ďược thúc Ďẩy bởi sự hiện diện của oxy, do Ďó thông thường không khí Ďược lấy ra trước khi thanh trùng Một tổn thất nhỏ các hợp chất bay hơi trong suốt quá trình thanh trùng các loại nước ép là nguyên nhân giảm chất lượng và cũng có thể bộ lộ mùi vị nấu của sản phẩm Trong các loại nước trái cây, các tổn thất về vitamin và carotene là Ďược tối thiểu bởi việc lấy không khí ra Theo

Rawson và cs (2011), thanh trùng nhiệt với các loại nước ép và puree Ďược thực hiện

Ďể tiêu diệt vi sinh vật và làm bất hoạt pectin methylestease (PME), tuy nhiên tương tự quá trình xử lý nhiệt khác, nó cũng có thể dẫn Ďến những thay Ďổi hàm lượng hoạt tính sinh học của thực phẩm

Ảnh hưởng của thanh trùng Ďã Ďược nhiều nghiên cứu báo cáo cho trái dâu tằm chiết xuất, nước trái cây sầu riêng, nước dứa, nước táo và Ďiều dẫn Ďến sự sụt giảm ở các cấp Ďộ của các thành phần hoạt tính sinh học như anthocyanin tổng, acid ascorbic,

và carotenoid (Aramwit & cs., 2010; Chin & cs., 2010; Rattanathanalerk & cs., 2005; Zepka và Mercadante, 2009) Ngoài ra, Hoffmann-Ribani & cs (2009) cho rằng, có sự

sụt giảm ở các cấp Ďộ của quercetin, kaempferol và myricetin trong nước ép sơ ri, Ďiều

lột hột và nước ép Pitanga trong quá trình thanh trùng Tuy nhiên, theo Mertz và cs

(2010) các acid ascorbic trong necta cà matarillo vẫn ổn Ďịnh khi thanh trùng ở nhiệt Ďộ

80, 90 và 95oC trong 10 phút Phân hủy nhiệt Ďược cho là nguyên nhân gây ra các tổn thất của các hợp chất hoạt tính sinh học sau thanh trùng Điều này phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của thực phẩm, nếu các phân tử bao gồm các cấu trúc không bão hòa là dễ

bị phân hủy Hơn nữa, oxi hòa tan trong các loại thực phẩm dạng lỏng có thể làm tăng

tỷ lệ phân hủy của các hợp chất hoạt tính sinh học, do Ďó khử khí trong các thực phẩm

lỏng trước khi thanh trùng có thể giúp duy trì cao hơn của chúng (Rawson & cs., 2011)

- Nước giải khát lên men: có hai nhóm là nước lên men từ quả và lên men từ tinh bột và dịch Ďường

Chất lượng nước giải khát Ďược Ďánh giá theo các chỉ tiêu như vi sinh, hóa lý và cảm quan

- Chỉ tiêu vi sinh:

Bảng 7: Chỉ tiêu vi sinh Ďối với nước uống không cồn (QCVN 6-2:2010/BYT)

1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí, CFU/ml sản phẩm 100

5 Pseudomonas aeruginosa, CFU/ml Không Ďược có

7 Clostridium perfringens, CFU/ml Không Ďược có

Màu sắc: Ďặc trưng cho từng loại

Độ trong: Ďồng nhất, trong suốt và không có vật lạ

Mùi: mùi Ďặc trưng, hòa hợp từng sản phẩm, không có mùi lạ

Vị: ngọt Ďặc trưng, hòa hợp, dễ chịu và không có vị lạ

2.6 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

2.6.1 Nghiên cứu trong nước

- Nghiên cứu của Mạc Xuân Hòa và Dương Thị Thu Hương (2017) với việc sử dụng enzyme pectianse Ďể nâng cao hiệu suất thu hồi dịch quả thanh long ruột Ďỏ Kết