KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌCNGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HĨA CỦA DỊCH CHIẾT NẤM RƠM STUDIES ON EXTRACTION AND ANTIOXIDANT ACTIVITY OF EXTRACTS FROM S
Trang 1KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH
CHỐNG OXY HĨA CỦA DỊCH CHIẾT NẤM RƠM
STUDIES ON EXTRACTION AND ANTIOXIDANT ACTIVITY OF EXTRACTS
FROM STRAW MUSHROOM
Lê Thanh Hải1, Nguyễn Minh Trí2, Huỳnh Nguyễn Duy Bảo3
Ngày nhận bài: 28/12/2012; Ngày phản biện thơng qua: 09/9/2013; Ngày duyệt đăng: 10/12/2013
TĨM TẮT
Nghiên cứu này nhằm xác định điều kiện thích hợp để chiết tách chất chống oxy hĩa từ nấm rơm Kết quả nghiên cứu cho thấy dịch nấm rơm thu được cĩ hoạt tính chống oxy hĩa cao nhất khi chiết tách ở 95 O C trong 60 phút với tỷ lệ
1 phần nấm với 10 phần nước Kết quả nghiên cứu cịn cho thấy dịch chiết nấm rơm thu được cĩ chứa 5,013 ± 0,176 mg/ml ergothioniene và cĩ khả năng ức chế enzyme polyphenoloxydase nên cĩ thể áp dụng để ngăn chặn sự biến đen ở tơm trong quá trình bảo quản.
Từ khĩa: nấm rơm (Volvariella volvacea), chống oxy hĩa, chất ức chế enzyme polyphenoloxidase
ABSTRACT
This study was to optimize the extraction conditions for the extraction of antioxidants from straw mushroom The result showed that the highest antioxidant activity of mushroom extract was obtained at 95 O C with for 60 min using a ratio
of 1 part mushrooms to 10 parts water The result was found that the mushroom extract contained ergothioneine at a level
of 5,013 ± 0,176 mg/l and acted as an inhibitor of enzyme polyphenoloxydase Therefore, the mushroom extract can be used for preventing black spots in shrimp during storage.
Keywords: Straw mushroom (Volvariella volvacea), antioxidant, enzyme polyphenoloxidase inhibitor
1 Lê Thanh Hải: Cao học Cơng nghệ Sau thu hoạch 2009 - Trường Đại học Nha Trang
2 TS Nguyễn Minh Trí, 3 TS Huỳnh Nguyễn Duy Bảo: Khoa Cơng nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Nấm rơm (Volvariella volvacea) là lồi nấm
ăn được của vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới được
trồng đầu tiên ở Trung Quốc vào đầu năm 1822
Khoảng từ năm 1932-1935, nấm rơm được đưa vào
Việt Nam, Malaysia và các nước Đơng Nam Á khác
Nhiệt độ để nấm rơm phát triển được là từ 25-40°C,
điều kiện phát triển tốt nhất ở 37°C, pH = 6,0 và độ
ẩm 57-60% Chính vì vậy, nấm rơm được trồng khá
phổ biến ở Việt Nam và cho sản lượng cao
Nhiều nghiên cứu cho thấy trong nhiều lồi nấm
cĩ chứa các hoạt chất sinh học cĩ lợi cho sức khỏe
và cĩ khả năng chữa được một số bệnh Các peptide,
β-glucan và fi brolytic enzyme trong dịch chiết từ các
lồi nấm như nấm linh chi, nấm mỡ, nấm kim châm,
nấm vân chi, nấm thượng hồng cĩ khả năng phịng chống ung thư và bệnh tim mạch (Chen, 2007) Nghiên cứu của Fu và cộng sự (2002) cho thấy các lồi
nấm như nấm mỡ (Agaricus bisporus), nấm rơm (Volvariella volvacea), nấm ngọc châm (Hypsizigus
marmoreus), nấm kim châm (Flammulina velutipes),
nấm đùi gà (Pleurotus eryngii), nấm sị (Pleurotus
ostreatus) chứa các hợp chất phenol cĩ khả năng
chống oxy hĩa và hoạt tính chống oxy hĩa được
sắp xếp theo thứ tự: Agaricus bisporus > Hypsizigus
marmoreus > Volvariella volvacea > Flammulina velutipes > Pleurotus eryngii > Pleurotus ostreatus
Bao và cộng sự (2010) đã xác định hoạt tính và thành phần các chất chống oxy hĩa trong dịch chiết
của 10 lồi nấm ăn khác nhau bao gồm: Flammulina
Trang 2velutipes, Flammulina populicola, Grifola frondosa,
Grifola frondosa, Hypsizigus tessellates, Hypsizigus
tessulatus, Lentinula edodes, Pleurotus cornucopiae,
Pleurotus eryngii và Pholiota nameko Kết quả
nghiên cứu cho thấy dịch chiết từ nấm kim châm
(Flammulina velutipes) có hoạt tính chống oxy hóa
khá cao và 1ml dịch chiết có chứa 2,98 ± 0,02 mg
ergothioneine, 2,91 ± 0,04 mg hợp chất phenol Do
có hoạt tính chống oxy hóa nên dịch chiết từ các loại
nấm ăn đã được ứng dụng để sản xuất thực phẩm
chức năng chống lão hóa, chống oxy hóa lipid và
biến màu cơ thịt cá trong quá trình bảo quản lạnh
(Bao và cộng sự, 2009), hạn chế sự biến đen ở tôm
(Encarnacion và cộng sự, 2009),…
Nấm rơm là loài được trồng khá phổ biến ở
Việt Nam và có hoạt tính chống oxy hóa cao (Fu và
cộng sự, 2002) Tuy nhiên, những nghiên cứu về
chiết tách và đánh giá hoạt tính của các chất chống
oxy hóa từ nấm rơm còn rất hạn chế Chính vì vậy,
nghiên cứu này đã tiến hành chiết tách và đánh giá
hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm để
tìm ra hướng ứng dụng mới nhằm góp phần nâng
cao giá trị sử dụng của nấm rơm và mang lại hiệu
quả kinh tế cho người trồng nấm ở Việt Nam
II ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1 Nguyên vật liệu và hóa chất
Nấm rơm (Volvariella volvacea) được mua ở
trang trại nấm của ông Hoàng Văn Thuận, xã Cam
Hiệp, huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa
nghiên cứu này là loại đạt tiêu chuẩn dùng cho phân tích, thí nghiệm
2 Phương pháp nghiên cứu
2.1 Bố trí thí nghiệm
Các nghiên cứu trước cho thấy thành phần hóa học của nấm rơm và nấm kim châm tương
tự nhau (Anthony và Joyce, 2007; Akata và cộng
sự, 2012) Vì vậy, nghiên cứu này đã dựa vào quy trình chiết tách chất chống oxy hóa từ nấm kim châm của Bao và cộng sự (2009) và xác định lại các thông số của quy trình cho thích hợp chiết tách chất chống oxy hóa từ nấm rơm Qua các thử nghiệm chiết lần 2, dịch chiết nấm rơm không
có hoạt tính chống oxy hóa Điều này có nghĩa là chiết 1 lần đã chiết kiệt, nên quy trình và bố trí thí nghiệm cho chiết 1 lần
Sơ đồ quy trình và bố trí thí nghiệm như sau:
Hình 1 Nấm rơm
Nấm được chọn để dùng cho thí nghiệm này
là nấm vừa mới thu hoạch, còn tươi nguyên, không
bị dập nát, tổn thương, đồng đều, có đường kính
trung bình 2-3 cm Nấm được cho vào túi PE và
bảo quản trong thùng xốp để vận chuyển về phòng
thí nghiệm
Gốc tự do 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)
được mua từ công ty hóa chất Sigma-Aldrich,
Hoa Kỳ Các hóa chất khác được dùng trong
Hình 2 Sơ đồ quy trình và bố trí thí nghiệm chiết tách
chất chống oxy hóa từ nấm rơm
Cách tiến hành:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm
Nấm rơm (2 kg) sau khi vận chuyển đến phòng thí nghiệm được rửa sạch để loại bỏ các tạp chất Sau đó, lấy mỗi mẫu 100g nấm đã được xay nhỏ cho vào trong 1000 ml nước và cố định thời gian chiết là 60 phút Theo nghiên cứu Bao và cộng sự (2009) nhiệt độ chiết tối ưu đối với nấm kim châm là
950C Do đó, nghiên cứu này đã chọn khảo sát nhiệt
độ chiết từ 90-1000C Dịch chiết nấm rơm thu được
ở trên đem điều chỉnh về cùng thể tích là 1000 ml
Trang 3rồi phân tích hoạt tính chống oxy hóa thông qua khả
năng khử gốc tự do DPPH và tổng năng lực khử để
chọn nhiệt độ chiết thích hợp
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chiết đến
hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm
Nấm rơm (2kg) sau khi vận chuyển đến phòng
thí nghiệm được rửa sạch để loại bỏ các tạp chất
Sau đó, lấy mỗi mẫu 100g nấm đã được cắt nhỏ cho
vào trong 1000 ml nước và cố định nhiệt độ chiết
thích hợp đã chọn từ thí nghiệm trước Theo nghiên
cứu Bao và cộng sự (2009) thời gian chiết tối ưu đối
với nấm kim châm là 60 phút Do đó, nghiên cứu
này đã chọn khảo sát thời gian chiết từ 30-90 phút
Dịch chiết nấm rơm thu được ở trên đem điều chỉnh
về cùng thể tích là 1000 ml rồi phân tích hoạt tính
chống oxy hóa thông qua khả năng khử gốc tự do
DPPH và tổng năng lực khử để chọn thời gian chiết
thích hợp
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nấm/nước
đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm
Nấm rơm (2kg) sau khi vận chuyển đến phòng
thí nghiệm được rửa sạch để loại bỏ các tạp chất
Sau đó, lấy mỗi mẫu cố định nhiệt độ và thời gian
chiết thích hợp đã chọn từ thí nghiệm trước Theo
nghiên cứu Bao và cộng sự (2009) tỷ lệ nấm/nước
tối ưu đối với nấm kim châm là 1/10 Do đó,
nghiên cứu này đã chọn khảo sát tỷ lệ chiết nấm/
nước (w/v) từ 1/8-1/12 Dịch chiết nấm rơm thu được
ở trên đem điều chỉnh về cùng thể tích là 1000 ml rồi
phân tích hoạt tính chống oxy hóa thông qua khả năng khử gốc tự do DPPH và tổng năng lực khử để chọn tỷ lệ nấm/nước thích hợp
2.2 Các phương pháp phân tích
- Khả năng khử gốc tự do DPPH được xác định theo phương pháp của Fu và cộng sự (2002)
- Tổng năng lực khử được xác định theo phương pháp của Oyaizu (1986)
- Hàm lượng ergothioniene được phân tích thep phương pháp của Bao và cộng sự (2010)
- Hoạt tính ức chế enzyme polyphenoloxydase (PPO) được xác định theo phương pháp của Jang
và cộng sự (2003)
3 Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu trình bày trong bài báo này là giá trị trung bình của 3 lần thí nghiệm Sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2003 để tính giá trị trung bình và
vẽ đồ thị Sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê
(p < 0,05) của các giá trị trung bình được phân tích
trên phần mềm thống kê R phiên bản 2.13.1
III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm
Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm được trình bày trên đồ thị hình 3
Hình 3 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến khả năng khử gốc tự do DPPH (A)
và tổng năng lực khử (B) của dịch chiết nấm rơm
Từ kết quả trên đồ thị hình 3 cho thấy khả năng
khử gốc tự do DPPH và tổng năng lực khử của dịch
chiết nấm rơm tăng lên khi tăng nhiệt độ chiết từ 90oC
đến 95oC (P < 0,05) Khả năng khử gốc tự do DPPH
và tổng năng lực khử của dịch nấm rơm chiết ở 95oC
và 100oC không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê
(P > 0,05) Do vậy, chọn nhiệt độ chiết thích hợp là 950C
2 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm
Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm được trình bày trên đồ thị hình 4
Trang 4Từ kết quả trên hình 4 cho thấy khả năng khử gốc tự do DPPH và tổng năng lực khử của dịch chiết nấm rơm
tăng lên khi tăng thời gian chiết từ 30 phút đến 60 phút (P < 0,05) Khi tiếp tục tăng thời gian chiết từ 60 phút lên
90 phút, kết quả phân tích cho thấy khả năng khử gốc tự do DPPH và tổng năng lực khử của dịch nấm rơm không
tăng thêm (P > 0,05) Do vậy, chọn thời gian chiết thích hợp là 60 phút.
3 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm/nước chiết đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm
Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết nấm rơm được trình bày trên
đồ thị hình 5
Hình 4 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến khả năng khử gốc tự do DPPH (A)
và tổng năng lực khử (B) của dịch chiết nấm rơm
Hình 5 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm/nước chiết đến khả năng khử gốc tự do DPPH (A)
và tổng năng lực khử (B) của dịch chiết nấm rơm
Từ kết quả trên hình 5 cho thấy khả năng khử gốc tự do DPPH và tổng năng lực khử của dịch chiết nấm
rơm tăng lên khi tăng tỷ lệ nấm/nước chiết từ 1/8 đến 1/10 (P < 0,05) Cả khả năng khử gốc tự do DPPH và tổng năng lực khử của dịch nấm rơm không tăng thêm (P > 0,05) khi tăng tỷ lệ nấm/nước chiết từ 1/12 đến 1/10 Do
vậy, chọn tỷ lệ nấm/nước chiết thích hợp là 1/10
4 Hàm lượng ESH và hoạt tính ức chế enzyme PPO của dịch chiết nấm rơm
Kết quả phân tích dịch nấm rơm chiết tách ở điều kiện 95oC trong 60 phút với tỷ lệ 100g nấm trong 1 lít nước
có chứa 5,013 ± 0,176 mg ESH và sắc ký đồ được trình bày trên hình 6
Hình 6 Sắc ký đồ của ESH chuẩn (A) và ESH trong dịch chiết nấm rơm (B)
Trang 5Kết quả trên hình 6 cho thấy ESH và nội chuẩn
(IS) methimazone hấp thụ cực đại ở bước sóng
254 nm với thời gian lưu tương ứng là 7,6 và 25,8
phút Khối phổ của phân tử ES và IS tương ứng là
230m/z và 115m/z
Nghiên cứu Ancanion và cộng sự (2010) cho
thấy ESH trong dịch chiết nấm kim châm có khả năng
ức chế hoạt động của enzyme polyphenoloxydase
(PPO) và ngăn chặn biến đen ở tôm Trong nghiên
cứu này, hoạt tính ức chế enzyme PPO của dịch
chiết nấm rơm được trình bày trên đồ thị hình 7
Hình 7 Khả năng ức chế enzyme PPO của dịch chiết nấm rơm
Từ kết quả trên hình 7 cho thấy dịch chiết nấm
rơm có khả năng ức chế enzyme PPO Hoạt tính
ức chế emzyme PPO của dịch chiết nấm rơm trong
hệ phản ứng sau 10 phút là 48% Theo nghiên cứu Ancanacion và cộng sự (2010) cho thấy hoạt tính
ức chế enzyme PPO của dịch chiết nấm kim châm phân tích trong điều kiện tương tự là 53% Kết quả này cho thấy khả năng ức chế enzyme PPO của dịch chiết nấm rơm và dịch chiết nấm kim châm xấp
xỉ nhau nên có thể sử dụng dịch chiết nấm rơm để ngăn chặn biến đen ở tôm trong quá trình bảo quản
IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1 Kết luận
Nghiên cứu đã xác định được điều kiện thích hợp để chuẩn bị dịch chiết có hoạt tính chống oxy hóa từ nấm rơm là:
- Nhiệt độ chiết: 95OC
- Thời gian chiết: 60 phút
- Tỷ lệ nấm/nước: 1/10
Dịch chiết nấm rơm thu được có chứa 5,013 ± 0,176 mg ESH /l và có khả năng ức chế 48% enzyme PPO trong hệ phản ứng sau 10 phút
2 Kiến nghị
Dịch chiết nấm rơm có hoạt tính chống oxy hóa
và ức chế enzyme PPO nên có thể nghiên cứu sử dụng dịch chiết nấm rơm để ngăn chặn oxy hóa lipid
và biến đen ở tôm trong quá trình bảo quản
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Akata I., Ergonul B., Kalyoncu F., 2012 Chemical Compositions and Antioxidant Activities of 16 Wild Edible Mushroom Species Grown in Anatolia International Journal of Pharmacology, 8: 134-138
2 Anthony M M., Joyce C., 2007 Proximate and nutrient composition of three types of indigenous edible wild mushrooms grown in Tanzania and their utilization prospects African Journal of Food Agriculture Nutrition and Development, 7(6): 1-16
3 Bao H N D., Shinimiya Y., Ikeda H., Ohshima T., 2009 Preventing discoloration and lipid oxidation in dark muscle of
yellowtail by feeding an extract prepared from mushroom (Flammulina velutipes) cultured medium Aquaculture, 295:
243-249
4 Bao H N D., Osako K., Ohshima T., 2010 Value-added use of mushroom ergothioneine as a colour stabilizer in processed
fi sh meats Journal of the Science of Food and Agriculture, 90 (10): 1634-1641
5 Chen S N., 2007 Application of Mushroom Immunomodulatory Peptides, β-Glucans and Fibrolytic Enzymes on Cancer and Cardiovascular Disease Department of Life Science National Taiwan University Chairman, Taiwan Beta-Glucan Association
6 Encarnacion A B., Fagutao F., Hirono I., Ushio H., and Ohshima T., 2009 Effects of ergothioneine from mushrooms
(Flammulina velutipes) on melanosis and lipid oxidation of Kuruma shrimp (Marsupenaeus japonicus) Food Chemistry,
105: 727–735
7 Fu H., Shieh D., Ho C., 2002 Antioxidant and free radical scavenging activities of edible mushrooms Journal of Food Lipids, 9: 35–46
8 Jang M S., Sanada A., Ushio H., Tanaka M., Ohshima T., 2003 Inhibitory effect of enokitake extract on melanosis of shrimp Fisheries Science, 69 (2): 379–384
9 Oyaizu, M., 1986 Studies on products of browning reaction antioxidative activity of products of browning reaction prepared from glucosamine Japan Journal of Nutrition, 44: 307–315