Khảo sát quy trình sản xuất tỏi đen từ một số giống tỏi ở miền bắc việt nam

Theo tài liệu nghiên cứu của Sang Eun Bae và cs đã nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng của S-allyl cystein SAC trong tỏi trắng và sau khi xử lý nhiệt chất này được chứng minh có rất nhiều t

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn tới ban giám hiệu trường Đại Học Lâm Nghiệp, đặc biệt là các thầy cô trong Viện Công Nghệ Sinh Học Lâm Nghiệp đã dạy dỗ em trong suốt 4 năm học tại trường và trang bị cho em nền tảng kiến thức khoa học và tạo điều kiện tốt nhất cho em được làm báo cáo tốt nghiệp này

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS Vũ Kim Dung bộ môn Công nghệ Vi sinh - Hóa sinh của Viện Công Nghệ Sinh Học Lâm Nghiệp người đã trực tiếp hướng dẫn em phương pháp học tập và nghiên cứu khoa học, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu vừa qua

Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô cán bộ phòng vi sinh - hóa sinh - Viện Công nghệ sinh học Lâm Nghiệp đã luôn tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho em những kinh nghiệm quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu

Cuối cùng, em xin gửi lời tri ân đến gia đình, bạn bè và tất cả những người thân yêu đã luôn động viên, khích lệ, giúp đỡ em trong quá trình học tập để em hoàn thành bài luận văn này!

Hà Nội, ngày 24 tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Nguyễn Thị Phượng

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2

1.1 Giới thiệu về cây tỏi 2

1.1.1 Khái quát về cây tỏi 2

1.1.2 Thành phần hóa học của tỏi 3

1.1.3 Công dụng của tỏi tươi 5

1.1.4 Nguồn nguyên liệu tỏi ở Việt Nam 7

1.2 Đặc điểm của tỏi đen 8

1.2.1 Giới thiệu chung về tỏi đen 8

1.2.2 Thành phần hóa học của tỏi đen 9

1.2.3 Công dụng của tỏi đen 10

1.3 Tình hình nghiên cứu lên men tỏi đen và phân tích các hoạt chất ở Việt Nam và trên Thế giới 12

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam trong những năm gần đây 12

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 13

CHƯƠNG 2 :MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 16

2.2 Nội dung nghiên cứu 16

2.3 Vật liệu nghiên cứu 16

2.3.1 Vật liệu thực vật 16

2.3.2 Hóa chất và thiết bị 16

2.3.3 Thiết bị dụng cụ 17

2.4 Phương pháp nghiên cứu 18

2.4.1 Sơ đồ quy trình lên men sản xuất tỏi đen 18

2.4.2 Khối lượng trung bình của củ tỏi 19

2.4.3 Phương pháp xác định độ ẩm (TCVN 7809 : 2007) 19

2.4.4 Phương pháp xác định hàm lượng acid tổng (TCVN 4589:1988) 20

2.4.5 Xác định hàm lượng vitamin C 20

2.4.6 Xác định hàm lượng đường tổng 21

2.4.7 Xác định hàm lượng Flavonoid 22

2.4.8 Phương pháp định tính Flavonoid 24

2.4.9 Xác định hàm lượng Polyphenol theo phương pháp Folin – Denis [28] 24

2.4.10 Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm tỏi đen (TCVN 3215 – 79) 25

2.4.11 Phương pháp xử lí số liệu 26

CHƯƠNG 3 :KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

3.1 Giá trị dinh dưỡng của tỏi nguyên liệu 27

3.2 Ảnh hưởng của thời gian đến sự biến đổi các thành phần dinh dưỡng của tỏi 28 3.2.1 Hàm lượng độ ẩm trong tỏi trong quá trình chế biến 28

3.2.2 Hàm lượng đường tổng của tỏi trong quá trình chế biến 29

3.2.3 Hàm lượng acid tổng của tỏi trong quá trình chế biến 30

3.2.4 Hàm lượng vitamin C trong tỏi 31

3.2.5 Hàm lượng Polyphenol trong tỏi 32

3.2.6 Hàm lượng flavonoid trong tỏi 34

3.3 Đánh giá cảm quan sản phẩm tỏi đen 37

3.3.1 Thay đổi về màu sắc của tỏi đen 37

3.4.2.Thay đổi về độ ẩm của tỏi 40

3.4.3 Thay đổi về mùi vị của tỏi lên men 41

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

4.1 Kết luận 43

4.2 Kiến nghị 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Phân loại khoa học của tỏi [2] 2

Bảng 1.2 : Thành phần dinh dưỡng trong 100g tỏi tươi [14] 4

Bảng 2.1 : Các hóa chất được sử dụng 16

Bảng 3.1: Kết quả phân tích một số chất trong tỏi tươi ở các vùng 27

Bảng 3.2: Hàm lượng độ ẩm (%) của các mẫu tỏi trong quá trình chế biến 29

Bảng 3.3 : Hàm lượng đường tổng (mg/g) các mẫu tỏi trong quá trình chế biến 30

Bảng 3.4 : Hàm lượng acid (mg/g) của các mẫu tỏi trong quá trình chế biến 31

Bảng 3.5 : Hàm lượng vitamin C (mg/g) trong tỏi 32

Bảng 3.6 : Hàm lượng polyphenol (mg/g) trong tỏi đen 33

Bảng 3.7 : Hàm lượng flavonoid (mg/g) trong tỏi đen 35

Bảng 3.8: Định tính flavonoid bằng các phản ứng hóa học đặc trưng 36

Bảng 3.9 : Bảng chỉ tiêu đánh giá cảm quan sản phẩm 41

Bảng 3.10 : Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm lên men ở ngày thứ 35 42

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Cây tỏi tươi 3

Hình 1.2 : Hình ảnh tỏi trắng và tỏi tía 8

Hình 1.3: Hình ảnh tỏi đen một nhánh và nhiều nhánh 9

Hình 2.1: Sơ đồ qui trình lên men sản xuất tỏi đen 18

Hình 2.2 : Nguyên liệu được cho vào tủ sấy 19

Hình 2.3: Đồ thị đường chuẩn glucose 22

Hình 2.4 : Sơ đồ quy trình chiết flavonoid 23

Hình 2.5: Đồ thị đường chuẩn acid gallic 25

Hình 3.1 : Tỏi từ 4 xuất xứ 27

Hình 3.2 : Tỏi Bắc Giang trong quá trình lên men 28

Hình 3.3 : Sự thay đổi màu sắc khi lên men của tỏi Hải Dương 37

Hình 3.4 : Sự thay đổi màu sắc khi lên men của tỏi Bắc Giang 38

Hình 3.5 : Sự thay đổi màu sắc khi lên men của tỏi Sơn La 38

Hình 3.6 : Sự thay đổi màu sắc khi lên men của tỏi Hải Phòng 39

ĐẶT VẤN ĐỀ

Tỏi (Allium sativum L.), thuộc họ Alliaceae, là một nguyên liệu thường

được sử dụng trong chế biến thực phẩm Tỏi cũng đã được sử dụng như một loại thuốc truyền thống do có một loạt các tác dụng sinh học, chẳng hạn như: tăng sức bền, giúp kích thích tiêu hóa để ngăn ngừa tiêu chảy và nhiễm giun, điều trị bệnh tim mạch, viêm khớp, và mệt mỏi [16] Gần đây, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra tỏi

có một loạt các chất có hoạt tính sinh học, trong đó có chất chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống ung thư, hạ huyết áp, bảo vệ gan và giải độc [35] Mặc dù các thuộc tính sinh học của tỏi có liên quan đến polyphenolic - chất chống oxy hóa và các hợp chất lưu huỳnh nhưng khi tỏi được nghiền nát hoặc bị hư hỏng, một số thành phần lưu huỳnh có hoạt tính sinh học tạo ra một mùi hăng mạnh, nó kết hợp với

cơ thể và làm cho hơi thở người sử dụng có mùi [20]

Tỏi đen (BG - black garlic) gần đây đã được biết đến từ thị trường Hàn Quốc như là một sản phẩm y tế Tỏi đen được hình thành bởi quá trình biến đổi toàn bộ tỏi ở nhiệt độ và độ ẩm cao, làm tỏi chuyển sang màu đen do các hợp chất hóa nâu Hơn nữa, tỏi đen không có mùi hăng mạnh như ở tỏi tươi Thêm vào đó, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng chiết xuất tỏi đen có tác dụng chống oxy hóa, chống dị ứng, chống bệnh tiểu đường, chống viêm, kháng cholesterol, kháng lipidemic và tác dụng chống ung thư [16] Trong tỏi đen có chứa nhiều chất có giá trị dinh dưỡng cao có lợi cho sức khỏe con người Tuy nhiên tùy thuộc vào xuất xứ, thời gian và nhiệt độ lên men mà hàm lượng các chất dinh

dưỡng này có trong tỏi nhiều hay ít Đây là lí do để tôi lựa chọn đề tài : “ Khảo sát quy trình sản xuất tỏi đen từ một số giống tỏi ở miền Bắc Việt Nam”

Ngoài việc khảo sát các quy trình lên men từ một số giống tỏi, còn đánh giá được sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến các thành phần dinh dưỡng có trong tỏi

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu về cây tỏi

1.1.1 Khái quát về cây tỏi

Tỏi (Allium sativum L) là một loài thuộc chi hành, mà từ lâu đã được sử

dụng như là một gia vị ẩm thực và thảo mộc Tỏi có nhiều lợi ích về sức khoẻ

và đặc biệt cải thiện tiêu hóa [1] Các thành phần chính trong tỏi là hợp chất hữu

cơ và các chất có hoạt tính sinh học Trong số này, allicin là thành phần hoạt tính sinh học chính của tỏi có nhiều công dụng bao gồm cả chống vi khuẩn, chống tăng lipid, chống khối u, và hoạt động miễn dịch Tuy nhiên, ứng dụng tỏi tươi trong thực phẩm và trong thuốc bị hạn chế do mùi đặc trưng, vị cay và

xu hướng gây ra đau bụng

Tỏi có nguồn gốc Trung Á, hiện nay được trồng khắp nơi trên thế giới để làm gia vị Ở Việt Nam, Tỏi được trồng nhiều ở Hải Dương, Bắc Giang, Quảng Ngãi…

Dưới đây là bảng 1.1 thể hiện sự phân loại khoa học của tỏi

Bảng 1.1: Phân loại khoa học của tỏi [8]

Hình 1.1 dưới đây là hình ảnh minh họa cây tỏi tươi

Hình 1.1: Cây tỏi tươi

1.1.2 Thành phần hóa học của tỏi

Theo tài liệu Cây thuốc và động vật làm thuốc ở Việt Nam tập II [1] : Ngoài protein, carbonhydrat, các nguyên tố khoáng thì tỏi trắng có các hợp chất khác quyết định tác dụng sinh học của tỏi

Tinh dầu: chiếm 0,06-0,1% chủ yếu là các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh và cho mùi tỏi đặc trưng Khi các tế bào tỏi bị phá vỡ sẽ có mùi tỏi bốc lên, mùi này là do sự có mặt của các hợp chất sulfua như: S-alkyl –L cystein sulphoxid (alkyl; methyl propyl, vinyl, allyl ) và ɣ - glutamin-S-akyl cystein

Thành phần chính trong tỏi chưa bị phá hủy là alliin (S-allyl-L-cystein sulphoxid) chất này bị phân giải bởi men alliinase Các sản phẩm ngưng tụ khác của allicin như ajoen, vinyldithiin Thành phần chính quyết định hoạt tính của tỏi trắng là allicin nhưng hợp chất này gây mùi hôi khó chịu và vị cay nồng, chất này cũng tương đối không ổn đinh và khi bị biến đổi tạo ra hợp chất mới có tính độc nhẹ và có thể gây kích ứng Theo tài liệu nghiên cứu của Sang Eun Bae

và cs đã nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng của S-allyl cystein (SAC) trong tỏi trắng và sau khi xử lý nhiệt (chất này được chứng minh có rất nhiều tác dụng dược học) Nhóm tác giả đã đưa ra kết quả nghiên cứu định lượng hàm lượng SAC là 19,61µg/g nguyên liệu khô, và 124,67µg/g nguyên liệu khô khi đã xử lý

nhiệt Tác giả cho biết SAC cũng thể hiện nhiều tác dụng sinh dược và tương đối bền nhiệt, môi trường pH , nhưng không độc, không gây kích ứng Hàm lượng polyphenol trong tỏi trắng không đáng kể [42]

Trong tỏi tươi có rất nhiều thành phần có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần dinh dưỡng có trong tỏi được thể hiện tại bảng 1.2 :

Bảng 1.2 : Thành phần dinh dưỡng trong 100g tỏi tươi [40]

Qua bảng thành phần dinh dưỡng của tỏi cho thấy trong thành phần hóa học của tỏi có chứa nhiều các chất như: khoáng chất, chất béo, đường, protein

và các vitamin… Vì vậy, nó là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho cơ thể nguồn năng lượng lớn Khi sử dụng đều đặn hàng ngày giúp cho cơ thể có hệ miễn dịch cao, làm giảm nguy cơ mắc các bệnh tiểu đường, viêm khớp, tim mạch, ung thư, giúp cho cơ thể phòng trừ một số chứng bệnh thiếu vitamin [1]

1.1.3 Công dụng của tỏi tươi

Theo đông y, tỏi có vị cay, tính nóng, hơi có độc Có khả năng kháng khuẩn, tiêu viêm, giải phong Theo y học hiện đại thì tỏi có khả năng chữa nhiều bệnh do trong tỏi có chứa các hợp chất lưu huỳnh Tỏi chứa hàng trăm thành phần có hoạt tính sinh học nhất là allicin nên có tác dụng kháng khuẩn [6], ngăn ngừa và phòng chống ung thư, trị bệnh thương hàn, tả lỵ, bạch hầu Tỏi chữa đầy hơi bằng cách ăn trực tiếp hoặc giã nhỏ xoa vào bụng Tỏi còn được sử dụng làm thuốc sát trùng trong các loại bệnh hen suyễn, viêm phổi, nhiễm trùng đường ruột, ngoài da Ngoài ra tỏi còn tác dụng diệt khuẩn, xua đuổi côn trùng, sản xuất chế phẩm sinh học, làm thuốc kháng sinh, làm keo dính, dùng làm mỹ phẩm [2]

1.1.3.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm

Các chất Azooene, dianllil disulfide, diallil - triusulfide và các hoạt chất chứa lưu huỳnh khác ( được tạo ra khi tỏi tươi giã nát) có khả năng ức chế 70 loại vi khuẩn gram (-) và gram (+) kể cả vi khuẩn bệnh hủi, bệnh lao Thậm chí

nó còn kháng được cả những vi khuẩn đã nhờn thuốc kháng sinh thường dùng, khi phối hợp với cloramphenicol hoặc streftomicin, tỏi tác dụng làm tăng hiệu lực kháng sinh [13]

Kháng virus: tỏi có thể ngăn ngừa được một số bệnh gây ra do virus, ví

dụ virus gây lở mồm long móng bò, ngựa, trâu Diệt ký sinh trùng và nguyên sinh động vật: Nước ép tỏi có tác dụng chữa bệnh đường ruột do nguyên sinh

lamblia intestinalis gây ra Với lỵ amid do antamocba histolytica gây ra cũng bị

diệt ngay ở dịch ép tỏi ở nồng độ thấp

Tỏi có tác dụng diệt giun sán như giun đũa, giun kim, giun móc và trứng của chúng

Xua muỗi và diệt côn trùng: Nhiều loại côn trùng như gián, muỗi (aedes truyền bệnh sốt xuất huyết, culex truyền bệnh viêm não Nhật Bản) rất sợ mùi tỏi Tỏi còn giết chết được các ấu trùng muỗi (lăng quăng) với liều lượng rất thấp 25 ppm cho các chất chiết hoặc 2 ppm cho dầu tỏi

1.1.3.2 Tác dụng với rối loạn tiêu hóa, rối loạn cơ quan

Tỏi đặc biệt tốt để phòng tránh các rối loạn tiêu hóa Kích thích hệ thống miễn dịch tiết dịch vị, tiết mật Phòng tránh các nhiễm khuẩn dạ dày ruột Tỏi

có tác dụng trị các chứng rối loạn tiêu hóa do men hoặc do thần kinh gây khó tiêu, đầy hơi, trướng bụng, bí trung tiện, chống co thắt dạ dày ruột [22]

1.1.3.3 Tỏi phòng chống ung thư

Tỏi còn là vị thuốc chống ung thư hiệu nghiệm Tỏi được thái mỏng thành từng lát để trong không khí khoảng 15 phút sẽ sinh ra chất chống ung thư,

đó là hỗn hợp các chất có chứa lưu huỳnh Trong củ tỏi còn có các chất khoáng

vi lượng như selen, gecmami, có tác dụng chống ôxy hóa tế bào, chống ung thư Các vitamin C, vitamin E có khả năng ngăn chặn sự phát triển của các khối ung bướu Theo nghiên cứu thì tỏi có công dụng trị ung thư da, ung thư dạ dày, ung thư phổi, ung thư cột sống… [21] Được giải thích qua cơ chế:

- Mọi khối ung thư đều trải qua ba giai đoạn phát triển, và ở giai đoạn nào chúng cũng bị tỏi chống phá Trong giai đoạn đầu tiên, hoạt động của oxy trong

cơ thể qua quá trình oxy hóa chuyển thức ăn thành năng lượng đã sản sinh ra gốc tự do (loại chất có hại) gây thương tổn các tế bào khiến nó phát triển bất thường Việc ăn tỏi hàng ngày có thể vô hiệu hóa các gốc tự do Các chất chống oxy hóa trong tỏi có khả năng tấn công khối u trước khi nó có thể nhen nhóm Ở giai đoạn thứ hai là giai đoạn phát bệnh, những tế bào ung thư sẽ phát triển nhanh nếu các hệ thống miễn dịch ban đầu bị phá vỡ Lúc này tỏi sẽ có tác dụng ngăn không cho các tế bào ung thư phát triển, tiêu diệt sự phát triển của những mạch máu mới nuôi sống khối u Một chất khoáng rất cần cho cơ thể lúc này là

selen, có rất nhiều trong tỏi Selen là một chất chống oxy hóa rất mạnh nên có thể giúp cho cơ thể chống lại ung thư

- Các nhà khoa học Pháp thuộc Trung tâm nghiên cứu Nông học quốc gia còn đưa ra lập luận: Trong thành phần của tỏi chứa một hợp chất có khả năng

ức chế hoạt động của các chất gây ung thư Tuy nhiên chúng không tác dụng trực tiếp mà kích thích các enzyme của cơ thể có khả năng ngăn chặn quá trình tạo thành các chất gây ung thư

- Ung thư phổi thì có một nghiên cứu của các chuyên gia độc chất học trường đại học Tổng hợp Queen ở Canada Họ đưa chất dễ gây ung thư mô phổi động vật vào 2 lô chuột: lô A được tiêm chất chiết xuất từ tỏi, còn lô B dùng làm đối chứng không được tiêm Kết quả lô Abình thường, còn lô chuột B thì ung thư phát triển Từ năm 1952, các nhà khoa học gia Nga Xô Viết đã thành công trong việc ngăn chặn sự phát triển của một vài tế bào ung bướu ở chuột Thí nghiệm ở Nhật Bản cho hay tỏi có thể làm chậm sự tăng trưởng tế bào ung thư vú ở loài chuột và có chất ôxy hóa rất mạnh để ngăn chặn sự phá tế bào do các gốc tự do gây ra Tại viện Ung Thư M.D.Anderson Houston, các bác sĩ đã cứu một con chuột khỏi bị ung thư ruột già bằng cách cho uống chất Sulfur trong tỏi Được biết viện Ung Thư Quốc Gia Hoa Kỳ đang đặt trọng tâm vào việc nghiên cứu khả năng trị bệnh ung thư của hợp chất sulfur này [21]

1.1.3.4 Tác dụng tăng cường hệ miễn dịch

Tỏi có tác dụng đáng kể lên hệ miễn dịch; tăng hoạt tính các thực bào lympho T và B nhất là với thực bào CD4 giúp cơ thể bảo vệ màng tế bào chống tổn thương nhiễm sắc thể ADN, kháng virus, phòng chống nhiễm trùng [36]

1.1.4 Nguồn nguyên liệu tỏi ở Việt Nam

Trên thế giới có nhiều nước trồng tỏi nhưng tỏi Việt Nam được đánh giá

là loại tỏi có chất lượng nhất, tính dược học cao, được nhiều nước trên thế giới tin dùng

Ở Việt Nam tỏi được trồng trên khắp cả nước Hiện tỏi được chia làm 2 loại: Tỏi trắng: lá xanh đậm, to bản, củ to, đường kính khoảng 4cm Củ tỏi vỏ

màu trắng nên gọi là tỏi trắng, loại tỏi này bảo quản kém Tỏi tía: lá dầy, cứng màu xanh nhạt, củ chắc và cay, dọc thân gần củ có màu tía Củ tỏi tía nhỏ hơn

củ tỏi trắng (đường kính 3,5 – 4cm) Tỏi tía có hương vị đặc biệt nên được trồng nhiều [2]

Dưới đây là hình ảnh của hai loại tỏi là tỏi trắng và tỏi tía

Hình 1.2 : Hình ảnh tỏi trắng và tỏi tía

Ở Việt Nam tỏi được trồng ở nhiều nơi như tỏi Lý Sơn - Quảng Ngãi với diện tích toàn huyện khoảng 310ha, ở Khánh Hòa diện tích trồng tỏi của tỉnh này đã lên đến gần 600ha Ở miền Bắc tỏi được trồng nhiều ở các tỉnh Hải Dương, Hưng Yên, Sơn La, Bắc Giang… Ngoài ra tỏi được trồng lẻ ở tất cả các địa phương Việt Nam

Tỏi nước ta có chất lượng cao đặc biệt là tỏi Lý Sơn – Quảng Ngãi, tỏi Phan Rang, tỏi Hải Dương được xuất khẩu sang nhiều thị trường nước ngoài: Lào, Đài Loan, Hàn Quốc, Canada

1.2 Đặc điểm của tỏi đen

1.2.1 Giới thiệu chung về tỏi đen

Tỏi đen là một thực phẩm chế biến mới được chế biến bằng cách lên men tỏi thô tại 50 ~ 70˚C trong điều kiện độ ẩm được kiểm soát trong 1 ~ 3 tháng không có chất phụ gia [20] Thực phẩm chế biến này có một vị trái cây và có thể ăn được ở dạng chưa chín Xử lý nhiệt gây ra nhiều phản ứng hóa học trong tỏi điển hình là phản ứng Maillard, làm biến đổi màu sắc của tỏi từ trắng và vàng đến nâu đen Trong quá trình gia nhiệt, các hợp chất trong tỏi tươi được

chuyển thành hợp chất có hương vị, cụ thể tỏi đen nói chung có vị chua, ngọt thay vì mùi cay và vị hăng của tỏi tươi [12] Hơn nữa, tỏi đen không gây đau bụng hoặc các rối loạn dạ dày, ruột [25], tỏi đen có hoạt tính chống oxy hóa mạnh hơn tỏi tươi [19] và cho thấy hiệu quả tốt hơn để phòng ngừa bệnh chuyển hóa và chứng gan nhiễm độc rượu Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để điều tra các hợp chất hoạt tính sinh học trong tỏi đen (tổng số phenol;5- hydroxymethylfurfural) và các hoạt động chức năng của chúng Mục đích là nghiên cứu các đặc tính hóa lý của tỏi đen sau các bước

xử lý nhiệt khác nhau bằng cách phân tích các khoáng chất, lượng đường, axit amin, thiosulfinate, và hàm lượng axit pyruvic, cũng như sự thay đổi trong độ

ẩm, tro, cường độ màu và độ pH để đánh giá ảnh hưởng của quá trình nhiệt lên tỏi Những kết quả này có thể góp phần vào sự hiểu biết của chúng ta về vai trò của nhiệt xử lý đến chất lượng của tỏi đen

Hình 1.3: Hình ảnh tỏi đen một nhánh và nhiều nhánh

1.2.2 Thành phần hóa học của tỏi đen

Các thành phần hóa học có giá trị dinh dưỡng cao trong tỏi đen chủ yếu là các acid amin, peptide, protein, enzyme, glycosides, vitamin, chất béo, các chất

vô cơ, carbonhydrate và các hợp chất lưu huỳnh và một số thành phần khác [18]

- Tỏi đen chứa hầu hết các loại acid amin thiết yếu trong cơ thể, nhiều nhất là : glutamate, arginine, acid aspartic, valine…

- Trong tỏi đen chứa các loại vitamin như: Vitamin A, vitamin B, vitamin C …

- Trong tỏi đen có chứa các loại nguyên tố như: kali, photphate, magie, canxi, silic, nhôm, kẽm ngoài ra còn chứa nhiều selenium, germanium…

- Trong quá trình lên men, xảy ra phản ứng chuyển hoá các hợp chất chứa lưu huỳnh như methionin, cystein, methanethiol thành những hợp chất mới chứa lưu huỳnh có khả năng tan trong nước như S-Allyl-L-cysteine, Alliin, Isoalliin, Methionin, Cycloalliin, các dẫn chất của Cysteine, các dẫn chất của Tetrahydro-β-carboline [38] Trong quá trình lên men, hàm lượng và thành phần các axit amin dễ hấp thụ đã tăng lên đáng kể so với tỏi trắng

- Các hợp chất carbonhydrat cũng được chuyển hóa thành đường khiến tỏi có vị ngọt

- Các tinh dầu một phần được bay ra không khí một phần được chuyển hóa thành các chất không mang mùi vị như tỏi trắng

- Trong quá trình lên men, các tế bào tỏi cũng được phá hủy nhưng trong điều kiện không có oxy nên chất Alliin trong tỏi chuyển hóa thành các hợp chất SAC, Ajoeme, Allylmercaptocysteine và hầu như không có allicin Các chất này cũng đã được khẳng định có nhiều ưu điểm hơn allicin như tác dụng dược học, tính ổn định và tính tan của chúng

- Một nhóm chất vô cùng quan trọng là polyphenol có tác dụng quan trọng trong các cây thuốc thì trong tỏi sau lên men thành tỏi đen đã tạo ra hàm lượng các chất này khá lớn chiếm từ 0,5 - 2% trọng lượng khô, trong tỏi tươi chỉ chiếm 0,08-0,1%

1.2.3 Công dụng của tỏi đen

1.2.3.1 Phòng chống ung thư

Các nghiên cứu về tác dụng sinh học của tỏi đen cho thấy: các hợp chất sunful hữu cơ, dẫn xuất của tetrahydro-β-carbolines được hình thành từ quá trình lên men có hoạt tính mạnh, dọn gốc tự do và ức chế quá trình peroxy hóa lipid cao hơn tỏi thường Kết quả nghiên cứu mới đây cho thấy dịch chiết tỏi

đen có hiệu lực mạnh kháng lại các tế bào khối u, do vậy có tác dụng phòng và

hỗ trợ điều trị ung thư Cơ chế tác dụng của tỏi đen không phải bằng cách trực tiếp gây độc tế bào mà thông qua con đường kích thích đáp ứng miễn dịch, loại trừ khả năng di căn, ức chế sự nhân lên các tế bào khối u [23]

1.2.3.2 Tăng cường hệ miễn dịch

Các thí nghiệm cho thấy tỏi đen tăng cường hệ thống miễn dịch Allicin

có chức năng kích hoạt các glycolipid màng tế bào, có thể làm tăng tính thấm của nó, chuyển hóa tế bào, tăng cường cải thiện sức sống, làm tăng sức mạnh của hệ miễn dịch Lysine, serine cải thiện chức năng của hệ miễn dịch, vitamin

C có thể tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể Tỏi đen có chứa kẽm tổng hợp hormone, và cải thiện hệ thống miễn dịch của cơ thể [34]

1.2.3.3 Tác dụng với rối loạn tiêu hoá, rối loạn cơ quan

Tỏi đen đặc biệt tốt để phòng tránh các rối loạn men tiêu hóa Kích thích tiết dịch vị, tiết mật Phòng tránh các nhiễm khuẩn dạ dày ruột, các chứng rối loạn tiêu hóa do men hoặc do thần kinh gây khó tiêu, đầy hơi, trướng bụng, bí trung tiện – chống co thắt dạ dày ruột [15]

1.2.3.4 Tác dụng giải độc nicotin mạn tính

Tỏi đen là một loại thuốc giải độc nicotin mạn tính cho người nghiện thuốc lá và công nhân sản xuất thuốc lá rất hữu hiệu, chí ít cũng làm giảm cơn nguy cấp ở tim, động mạch và các rối loạn chức năng ruột của người bệnh [15]

1.2.3.5 Tác dụng bảo vệ gan

Tỏi đen có tác dụng tăng cường tổng hợp chức năng gan, hiệu quả cao trong việc ngăn ngừa các loại bệnh Trong đó công dụng hiệu quả trong việc điều trị viêm gan đã được kiểm chứng, tăng cường chức năng chuyển hóa ở gan, phân hủy bài tiết alcohol giúp giải độc cồn, giúp giảm nhanh chóng lượng lipid peroxides và ngăn ngừa sự tích tụ triglycerides trong gan [24]

1.2.3.6 Tác dụng chống các bệnh đường hô hấp

Tỏi đen được dùng làm thuốc trị lao khí quản, hoại thư phổi, ho gà, thuốc long đàm cho người lao phổi, trị viêm phế quản mãn tính, viêm họng [15]

1.2.3.7 Chữa bệnh tiểu đường

Tỏi đen có tác dụng điều hòa đường huyết nhờ vào S-methyl-L-cysteine sulfoxide và S-Allyl cysteine sulfoxide, sulfide có chứa G-6-P enzyme NADPH

có tác dụng ngăn chặn và ức chế sự phá hủy insullin và tác dụng hạ đường huyết Do đó, tỏi đen có khả năng hỗ trợ điều trị cũng như phòng chống các biến chứng tiểu đường Dịch chiết tỏi đen có tác dụng gia tăng sự phóng thích Insulin tự do trong máu, tăng cường chuyển hóa glucose trong gan – giảm lượng đường trong máu và trong nước tiểu (tác dụng tương đương với Tolbutamid, một loại sunfamid chữa tiểu đường type II) [32]

1.2.3.8 Giảm cholesterol - giảm béo

Hợp chất SAC (S-Allyl cysteine) là một dẫn xuất của amino acid cysteine được thấy có hàm lượng lớn hơn nhiều trong tỏi đen so với tỏi tươi Hai thành phần đó có thể làm giảm lượng cholesterol bám rộng trên thành mạch Từ đó ngăn ngừa được các bệnh xuất huyết máu não, đau thắt tim, cao huyết áp và một

số bệnh tim mạch khác Sử dụng tỏi đen thường xuyên sẽ làm tăng hàm lượng cholesterol có lợi (HDL) và giảm đi hàm lượng cholesterol xấu (LDL), cung cấp SAC (giảm mỡ trong máu) Tỏi đen rất tốt cho bệnh tim mạch, cao huyết áp và máu nhiễm mỡ [29]

1.2.3.9 Các tác dụng khác

Tỏi đen còn có tác dụng khác như: Chữa các bệnh răng miệng, chữa bệnh mắt, chữa bỏng và lở loét ngoài da, chữa màng nhĩ thủng, chữa phong thấp và đau thần kinh và xua đuổi và diệt côn trùng Ngoài ra tỏi đen còn có tác dụng diệt giun sán như giun đũa, giun kim, giun móc và trứng của chúng [15]

1.3 Tình hình nghiên cứu lên men tỏi đen và phân tích các hoạt chất ở Việt Nam và trên Thế giới

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam trong những năm gần đây

Tỏi đen là một loại thực phẩm chức năng rất có lợi cho sức khỏe của con người Tỏi đen bắt đầu xuất hiện tại Việt Nam vào năm 2003 đã có nhiều nghiên cứu về tỏi đen trong những năm qua :

Theo Vũ Bình Dương và cs khi nghiên cứu tác dụng bảo vệ của dịch chiết tỏi đen đối với một số cơ quan Lympho trên chuột bị chiếu xạ cho thấy tỏi đen

có tác dụng duy trì quần thể tế bào miễn dịch tại lách, hạch, tuyến ức và tủy xương [9] Một nghiên cứu khác của Vũ Bình Dương và cs nghiên cứu thành phần hóa học của tỏi đen Lý Sơn đã phát hiện ra trong tỏi đen có rất nhiều các thành phần có lợi cho sức khỏe con người như: amino axit, các chất chống oxy hóa, đường, các vitamin A, B1, B2, C [10]

Theo Vũ Xuân Nghĩa và cs đã nghiên cứu khả năng bảo vệ cơ quan tạo máu của dịch chiết tỏi đen Lý Sơn trên chuột bị chiếu xạ Kết quả về hình ảnh

mô bệnh học cơ quan tạo máu (tủy xương, hạch) cho thấy nhóm chuột uống tỏi đen chiếu xạ ít bị tổn thương hơn so với nhóm chứng chiếu xạ và chuột uống tỏi thường chiếu xạ Với liều chiếu xạ duy nhất 7 Gy trong 1 tuần, nhóm uống tỏi đen có số lượng tế bào máu giảm ít hơn so với nhóm chứng chiếu xạ và chuột uống tỏi thường với p < 0,05 Như vậy dịch chiết tỏi đen có tác dụng bảo vệ cơ quan tạo máu của chuột trên mô hình chiếu xạ [10]

Trong nghiên cứu của Nguyễn Đức Vượng và cs đã đưa ra điều kiện lên men tối ưu là trong 35 – 45 ngày với 700C với hàm lượng các chất dinh dưỡng trong tỏi đen như polyphenol với 247,5 mg/g tăng 12 lần so với tỏi trắng [5]

Theo Nguyễn Thị Tình và cs khi lên men ở điều kiện 55 ngày với 550C Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong tỏi đen Cao Bằng như sau : protein với 10,58 g/100g, polyphenol là 47mg/g flavonoid là 15,29 mg/g [7]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Theo Choi và cs nghiên cứu đặc điểm lý hóa và thuộc tính chống oxy hóa của tỏi đen Kết quả cho thấy có sự thay đổi rõ rệt về màu sắc, ẩm độ, hàm lường đường và axit tổng qua từng giai đoạn lên men Hai hoạt chất chống oxy hóa chính ở tỏi đen là polyphenol tổng số có hàm lượng cao nhất 58,33mg GAE/g vào ngày lên men thứ 21 và flavonoid tổng số có hàm lượng là 15,7mg RE/g cao nhất vào ngày lên men thứ 35 [18]

Một nghiên cứu của Kim và cs đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỏi đen trên những tổn thương gan do rượu gây ra cho thấy tác dụng của dịch chiết tỏi đen đối với việc chống lại tổn thương gan do rượu gây nên, thí nghiệm được thử nghiệm trên chuột trong 4 tuần đã kết luận: Dịch chiết tỏi có khả năng làm giảm các tế bào gan bị tổn thương do rượu gây ra trên chuột Từ đó ông tin rằng dịch chiết tỏi đen cũng có khả năng chữa các tổn thương gan ở người [31]

Báo cáo của Kim và cs nói về lợi ích của dịch chiết tỏi đen đến bệnh béo phì và tăng lipid máu ở chuột được cho ăn một chế độ ăn giàu chất béo Nghiên cứu này đã thử nghiệm tác dụng chống béo phì và tăng lipid máu ở chuột bởi một chế độ ăn giàu chất béo trong khoảng thời gian 4 tuần Chiết xuất từ tỏi đen với độ khô 15 Brix đã được bổ sung trong theo tỷ lệ 1, 3, 5 và 7% trong khẩu phần ăn Kết quả cho thấy rằng chiết xuất từ tỏi đen có thể có tác dụng chống béo phì và tăng mỡ máu giúp giảm chỉ số béo phì và giảm lipid máu [27]

Theo Wang X và cs nghiên cứu về ảnh hưởng của dịch chiết tỏi đen đến khả năng ức chế sự tăng trưởng tế bào ung thư dạ dày Có bằng chứng cho thấy rằng chiết xuất tỏi có khả năng ức chế các tế bào ung thư dạ dày Thí nghiệm này cũng được thử nghiệm trên chuột mang khối u trong 2 tuần Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu được báo cáo về ảnh hưởng của chất chiết xuất từ tỏi đen về ung thư dạ dày trong ống nghiệm hoặc trong cơ thể [40]

Mengmeng Lei và cs đã tiến hành phân tích hàm lượng đường và hoạt tính chống oxy hóa trong tỏi đen Kết quả từ nghiên cứu này đã chứng minh hàm lượng đường trong các chất chiết xuất tỏi đen là 55,5% Trong xét nghiệm

chất chống oxy hóa in vitro và in vivo, chiết xuất từ tỏi đen có khả năng loại bỏ

các gốc tự do một cách triệt để, thí nghiệm trên ruồi giấm cho thấy tuổi thọ của

ruồi giấm Drosophila melanogaster được kéo dài rõ rệt [33].

Theo Kim và cs đã so sánh khả năng chống oxy hóa và chống dị ứng ở tỏi đen và tỏi tươi cho thấy: Trong dịch chiết tỏi đen có hàm lượng các chất chống oxy hóa cao hơn hẳn so với dịch chiết tỏi thường Ngoài ra trong dịch chiết tỏi

đen còn có hàm lượng phenolic và hoạt động chống oxy hóa cao hơn so với tỏi tươi [30]

Một nghiên cứu của Lee YM đã nghiên cứu tác dụng chống oxy hóa và khả năng chữa bệnh tiểu đường type 2 ở tỏi và tỏi đen, nghiên cứu này đã xác định hiệu lực chống oxy hóa của tỏi và tỏi đen trên chuột thí nghiệm mắc bệnh tiểu đường type 2 Kết quả cho thấy tỏi đen có tác dụng chữa bệnh cao hơn hẳn

so với tỏi thường Từ đó khẳng định tỏi đen có khả năng chữa bệnh tiểu đường trên người [32]

CƯNG 2 :MỤC TIÊUỘI DGVHƯNG PHÁ NGHIÊNỨU

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá được khả năng lên men của một số giống tỏi và hàm lượng của một số hoạt chất có trong tỏi đen ở một số tỉnh miền Bắc Việt Nam

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Xác định các hàm lượng dinh dưỡng trong tỏi ở các vùng nguyên liệu

- Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến sự lên men và thành phần các chất trong tỏi

- Đánh giá cảm quan chất lượng tỏi đen

2.3 Vật liệu nghiên cứu

2.3.3 Thiết bị dụng cụ

2.3.3.1 Thiết bị

- Tủ sấy tỏi (Đại học Lâm Nghiệp)

- Máy đo quang phổ UV - VIS (Spectrophotometry, Carry 50, Varian, Mỹ)

- Máy vortex

- Máy đo pH (pH meter để bàn CyberScan pH 150, Singapore)

- Cân phân tích (OCE – Germany)

2.3.3.5 Địa điểm bố trí thí nghiệm

Các thí nghiệm đƣợc tiến hành tại phòng thí nghiệm Công nghệ Vi sinh- Hoá sinh thuộc Viện Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, Đại học Lâm nghiệp Việt Nam

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Sơ đồ quy trình lên men sản xuất tỏi đen

- Tỏi nguyên liệu: Tỏi sử dụng trong lên men là tỏi không bị dập nát, sâu mọt

- Xử lý: Tỏi nguyên liệu được lau sạch đất cát, cắt bỏ rễ và phần cuống của củ, để nơi thoáng mát

- Lên men: Tỏi sau khi lựa chọn, được xếp vào tủ sấy trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm được kiểm soát trong khoảng thời gian nhất định Tủ sấy được đặt ở nhiệt độ là 500

C – 700C, trong khoảng 28-35 ngày Trong quá trình lên men cần bọc tỏi bằng giấy bạc để tránh cho tỏi bị khô

- Sấy khô: Sau khi lên men, tỏi đen được sấy khô đến hàm lượng nước đạt khoảng 30%

- Bao gói: Sau khi sấy khô, tỏi được để nguội và cho vào túi PA hoặc hộp đựng khô ráo

- Bảo quản: Tỏi đen sau khi bao gói được bảo quản ở nhiệt độ phòng Dưới đây là sơ đồ quy trình lên men tỏi :

Hình 2.1: Sơ đồ qui trình lên men sản xuất tỏi đen

Trong quá trình lên men củ tỏi biến đổi từ màu trắng sang nâu đến đen làm cho củ tỏi có vị ngọt, dẻo thơm Quá trình biến đổi trong thời gian dài ở nhiệt độ cao và độ ẩm lớn làm thay đổi nhiều thành phần: đường, axit, protein,

pH, màu sắc… Để đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men, nhóm nghiên cứu lựa chọn theo dõi các chỉ tiêu chính: đường, protein, axit

Hình 2.2 : Nguyên liệu được cho vào tủ sấy

2.4.2 Khối lượng trung bình của củ tỏi

- Với mỗi xuất xứ lựa chọn 5 củ tỏi bất kì, sau đó tiến hành :

+ Cân khối lượng mỗi củ rồi tính trung bình

+ Đếm số nhánh mỗi củ rồi tính trung bình ( đối với tỏi nhiều nhánh)

2.4.3 Phương pháp xác định độ ẩm (TCVN 7809 : 2007)

Nguyên lý : Dùng nhiệt làm bay hết hơi nước trong mẫu Cân trọng lượng

mẫu trước và sau khi sấy khô, từ đó tính được phần trăm nước trong mẫu

Tiến hành : Cân 10g tỏi mỗi loại cho vào đĩa đã được sấy khô đến khối

lượng không đổi

- Cho đĩa chứa mẫu vào tủ sấy ở nhiệt độ 105oC đến khi tỏi khô

- Lấy đĩa chứa mẫu ra tiến hành cân tính khối lượng trên cân phân tích

- Cho lại mẫu vào tủ sấy và tiến hành lặp lại quá trình trên lần thứ hai và những lần tiếp theo nữa cho đến khi khối lượng giữa ba lần cân liên tiếp là không đổi, hoặc có sai số không cách nhau quá 0,5mg cho mỗi gam ban đầu thì dừng quá trình sấy Ghi lại giá trị khối lượng đó

Hàm lượng ẩm =

Trong đó: m là khối lượng tỏi trước khi sấy

m1 là khối lượng tỏi sau khi sấy ở t=1050C

2.4.4 Phương pháp xác định hàm lượng acid tổng (TCVN 4589:1988)

Tiến hành: Cân 5g tỏi nghiền nhuyễn dùng nước cất chuyển toàn bộ lượng mẫu vào bình tam giác dung tích 250ml thêm nước đến khoảng 150ml cho vào bình ổn nhiệt ở 800C trong 15 phút Làm nguội, chuyển toàn bộ lượng dịch vào bình định mức 250ml thêm nước tới vạch định mức của bình lắc kĩ để lắng Lọc thu dịch lọc vào cốc Hút 50ml dịch lọc vào bình tam giác 100ml thêm 3 giọt phenolphtalein 0,1% chuẩn độ bằng NaOH 0,1N đến khi màu hồng xuất hiện bền vững trong 30 giây

Công thức tổng quát tính hàm lượng axit tổng là:

c là khối lượng cân mẫu (g)

V1 là số ml dung dịch đã lấy chuẩn độ (ml)

2.4.5 Xác định hàm lượng vitamin C

Xác định hàm lượng vitamin C trong tỏi bằng phương pháp chuẩn độ iot

Cách tiến hành:

- Cân 10g nguyên liệu

- Cho thêm vào cối sứ 10ml HCl 2% Nghiền nhỏ và chắt dịch chiết sang bình 50ml, thêm tiếp 10ml HCl 2% vào cối sứ rồi lại nghiền nhuyễn và chắt dịch chiết sang bình trên Lặp lại quá trình trên đến lần thứ tư Dùng 10ml HCl 2% để rửa cối chày sứ, chuyển toàn bộ dịch chiết và nước rửa cối chày sứ

- Để yên bình 10-15 phút để tách Axit Ascobic và protein hoặc lọc qua giấy lọc nhanh vào bình hay cốc

- Dẫn nước cất đến vạch mức 100ml

- Lấy 10ml dịch chiết cho vào bình tam giác, thêm 1 giọt hồ tinh bột 0,5% lắc nhẹ

Chuẩn độ bằng Iot 0,001N đến xuất hiện màu xanh lam nhạt

- Lặp lại thí nghiệm 3 lần và lấy trị số trung bình

Hàm lượng vitamin C (mg/g) được tính theo công thức:

X (%) =

V2.m Trong đó:

V: Số ml dung dịch Iot 0,001N đã dùng để chuẩn độ (ml)

V1: Thể tích tổng số dung dịch mẫu (ml)

V2: Thể tích dịch mẫu lấy để chuẩn độ (ml)

m : Số gam mẫu dùng để xác định hàm lượng vitamin C (g)

0,000088: Số gam vitamin C tương ứng với 1 ml I2 0,01

2.4.6 Xác định hàm lượng đường tổng

- Tiến hành xác định bằng phương pháp DNS:

Cân 5g tỏi tươi, sau đó nghiền nhuyễn chuyển vào bình tam giác có chứa 50ml dung dịch HCl 3%, đun cách thủy 60 phút rồi làm lạnh, chuẩn tới pH=7 Sau đó cho hỗn hợp vào bình định mức 100ml rồi lọc, lấy 3 ống nghiệm hút 3ml dịch + 1ml DNS và 1 ống kiểm chứng 3ml H2O +1ml DNS Tiếp đó đun sôi các ống trong 5 phút Sau khi đun sôi để nguội đo OD ở bước sóng 540nm

- Xây dựng đường chuẩn glucose

Pha loãng glucose theo nồng độ từ thấp đến cao (từ 0,1 – 1mg/ml), lấy 3ml dung dịch glucose chuẩn vào ống nghiệm, thêm 1ml dung dịch thuốc thử DNS Đun sôi 5 phút, sau đó làm nguội, pha loãng 15 lần Đo mậtđộ quang ở bước sóng 540nm

Chú ý : Tiến hành các mẫu dựng đường chuẩn và thí nghiệm đồng thời