KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN TỎI ĐEN VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ HOẠT CHẤT TRONG TỎI ĐEN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM --- ĐỖ THỊ HOAN Tên đề tài: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN TỎI ĐEN VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ HOẠT CHẤT TRONG TỎI

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

-

ĐỖ THỊ HOAN

Tên đề tài:

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN TỎI ĐEN VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ

HOẠT CHẤT TRONG TỎI ĐEN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Sinh học

THÁI NGUYÊN, NĂM 2016

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

-

ĐỖ THỊ HOAN

Tên đề tài:

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN TỎI ĐEN VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ HOẠT

CHẤT TRONG TỎI ĐEN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Sinh học

Khóa : 2012 – 2016 Giảng viên hướng dẫn: ThS Lương Thị Thu Hường

THÁI NGUYÊN, NĂM 2016

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện khóa luận này, tôi luôn nhận được sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của ThS.Lương Thị Thu Hường, người trực tiếp hướng dẫn làm khóa luận tốt nghiệp cho tôi Tôi xin được bày

tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Công nghệ Sinh học-Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập cũng như thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn ThS.Lê Hồng Dũng và các cán bộ, kỹ thuật viên phòng Hóa Thực phẩm Viện Dinh Dưỡng đã tạo điều kiện giúp đỡ tốt nhất để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này

Cuối cùng tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, bạn

bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ khó khăn cùng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thiện khóa luận này

Thái Nguyên, ngày 18 tháng 05 năm 2016

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Phân loại khoa học của tỏi 4

Bảng 2.2 Giá trị dinh dưỡng trong 100 g tỏi tươi 7

Bảng 4.1: Kết quả phân tích hàm lượng đường 33

Bảng 4.2: Kết quả phân tích hàm lượng một số amino acid có trong tỏi đen 34 Bảng 4.3: Kết quả hàm lượng Flavonoidss tổng số trong tỏi đen 35

Bảng 4.4: Kết quả hàm lượng Polyphenol tổng số trong tỏi đen 36

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Hình ảnh cây tỏi 5

Hình 2.2: Hình ảnh củ tỏi 6

Hình 3.1: Sơ đồ qui trình lên men sản xuất tỏi đen 22

Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 23

Hình 4.1 Thay đổi màu sắc tỏi đen lên men trong tủ sấy 29

Hình 4.2 Thay đổi màu sắc tỏi ủ trong nồi cơm điện ứng với tỏi Hải Dương (a), tỏi Lý Sơn (b) 30

DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT

Từ, cụm từ Nghĩa tiếng Việt Nghĩa tiếng Anh

(axit amin)

Amino acid (axit amin)

GAE Axit tỏi tương đương Garlic acid equivalents

MRPS Phản ứng Millard Maillard reaction

products

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC CÁC BẢNG ii

DANH MỤC CÁC HÌNH ii

DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT iii

MỤC LỤC iv

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu 2

1.2.1 Mục đích nghiên cứu 2

1.2.2 Yêu cầu nghiên cứu 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Tổng quan về cây tỏi 4

2.1.1 Tên gọi và nguồn gốc 4

2.1.2 Đặc điểm hình thái và đặc điểm sinh trưởng của cây tỏi 5

2.1.3 Thành phần dinh dưỡng trong tỏi 6

2.1.4 Công dụng của tỏi 8

2.1.5 Nguồn nguyên liệu tỏi ở Việt Nam 12

2.2 Đặc điểm của Tỏi Đen 12

2.2.1 Tổng quan về tỏi đen 12

2.2.2 Thành phần hóa học của tỏi đen 13

2.3 Công dụng của tỏi đen 14

2.4 Tình hình nghiên cứu lên men Tỏi đen và phân tích các hoạt chất ở Việt Nam và trên Thế giới 16

2.4.1 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam trong những năm gần đây 16

2.4.2.Tình hình nghiên cứu trên thế giới 17

Phần 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.1 Đối tượng (vật liệu) và phạm vi nghiên cứu 20

3.1.1 Đối tượng 20

3.1.2 Hóa chất 20

3.1.3 Dụng cụ 20

3.1.4 Thiết bị 21

3.1.5 Phạm vi nghiên cứu 21

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu 21

3.2.1 Địa điểm 21

3.2.2 Thời gian 21

3.2.3 Nội dung nghiên cứu 21

3.3 Phương pháp nghiên cứu 22

3.3.1 Sơ đồ qui trình lên men sản xuất tỏi đen 22

3.3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 22

3.4 Phương pháp chuẩn bị mẫu phân tích 24

3.5 Phương pháp phân tích 24

3.5.1 Xác định chỉ tiêu lý hóa 24

3.5.2 Xác định chỉ tiêu hóa học 24

Phần 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

4.1 Kết quả về đặc tính lý hóa của tỏi đen 29

4.1.1 Thay đổi về màu sắc của tỏi đen 29

4.1.2 Thay đổi về ẩm độ của tỏi đen lên men 31

4.1.3 Thay đổi về mùi vị của tỏi lên men 32

4.2 Kết quả về hàm lượng các chất hóa học có trong tỏi đen 33

4.2.1 Kết quả về hàm lượng đường tổng của tỏi đen 33

4.2.2 Kết quả về thay đổi hàm lượng axit amin trong tỏi đen 34

4.2.3 Kết quả hàm lượng các chất chống oxy hóa chính trong tỏi đen 35

Phần 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 38

5.1 Kết luận 38

5.2 Đề nghị 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

I Tài liệu Tiếng Việt 40

II Tài liệu Tiếng Anh 40

Phần 1

MỞ ĐẦU 1.1 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 [12] 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 [30] 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 [14]

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 qúa 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 Điều này là do những thay đổi của các hợp chất allicin, liên quan đến sự hình thành các mùi hăng, chống oxy hóa thành các hợp chất hòa tan trong nước như S-allylcysteine, tetrahydro-β-carbolines, alkaloids hoạt tính sinh học, và flavonoid [14,20] S-Allylcysteine được hình thành bởi sự dị hóa của γ-glutamylcysteine và nó ức chế quá trình ôxy hoá có liên quan tới sự lão hóa và các bệnh khác nhau [18] Các dẫn xuất tetrahydro-β-Carboline đã được xác định trong chiết xuất tỏi đen, cũng cho thấy tác dụng chống oxy hóa [21, 31] Các dẫn xuất tetrahydro-β-Carboline được hình thành bằng cách ngưng tụ

giữa tryptophan và aldehyde, tương tự như việc sản xuất axit pyruvic bằng con đường Allin-allicin hoặc các quá trình phản ứng Maillard [31] Hơn nữa, 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 [12] Các nghiên cứu trước đây cho thấy tỏi đen được lên men từ tỏi thường trong khoảng thời gian từ 7-50 ngày, tuỳ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, phương pháp xử lý mẫu và giống tỏi Mục đích của nghiên cứu này là khảo sát các điều kiện lên men để sản xuất tỏi đen từ một số giống tỏi thu thập ở Việt Nam và phân tích hàm lượng của các

chất trong tỏi đen tương ứng với điều kiện lên men, với tên đề tài: “Đánh giá

khả năng lên men và phân tích một số hoạt chất trong tỏi đen”

1.2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu

1.2.1 Mục đích nghiên cứu

Đánh giá khả năng lên men của một số giống tỏi và phân tích một số hoạt chất có trong tỏi đen

1.2.2 Yêu cầu nghiên cứu

Xác định được ảnh hưởng của thời gian và điều kiện lên men đến:

- Thay đổi các đặc điểm lý hóa của tỏi đen

- Hàm lượng đường trong tỏi đen

- Hàm lượng amino acid trong tỏi đen

- Hàm lượng chất chống oxy hoá trong tỏi đen

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học về

ảnh hưởng của thời gian lên men đến khả năng chuyển hóa các hoạt chất có trong tỏi

- Là dữ liệu khoa học có giá trị tham khảo cho giảng viên và sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm, Công nghệ sinh học quan tâm đến tỏi đen và các thành phần hóa lý của tỏi đen

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Đánh giá khả năng lên men tỏi bằng 2 phương pháp, từ đó tìm ra phương pháp tối ưu nhất để áp dụng vào sản xuất

- Lên men giống tỏi tươi Việt Nam trong phòng thí nghiệm, là tiền đề cho việc sản xuất thương mại hóa

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về cây tỏi

2.1.1 Tên gọi và nguồn gốc

Tên tiếng Việt là Tỏi, tên tiếng Anh gọi là garlic

Bảng 2.1: Phân loại khoa học của tỏi

Loài (species) Tỏi - Alium sativum

Phân họ (subfamilia) Hành – Allioideae

(Theo Phạm Hoàng Hộ, 2006) [5]

Cây tỏi (Alium sativum L.) là một loài trong chi Hành Tây (Alium) Cây tỏi có nguồn gốc ở Trung Á, được trồng từ thời cổ đại xung quanh lưu

vực Địa Trung Hải và sau đó được trồng nhiều ở các nước Trung Quốc, Cận Đông trước khi chuyển về phía tây đến Trung và Nam Âu, Bắc Phi và nhiều nước khác trong đó có Việt Nam Tỏi đã có từ hàng ngàn năm TCN, các vận động viên Hy Lạp ăn tỏi để tăng sức bền, tăng khả năng chiến đấu Trong ngôi

mộ cổ xưa ở Ai Cập, người ta đã tìm thấy đơn thuốc làm từ tỏi Ở Trung Quốc, ngay từ năm 2600 TCN đã có những bài thuốc bào chế từ tỏi Còn ở

nước Nga từ thế kỷ 19, người ta đã coi cây tỏi như một loài thảo dược (Đỗ Tất Lợi, 2003) [6]

Ngày nay tỏi vừa là cây rau gia vị quan trọng trong chế biến thực phẩm mang lại giá trị dinh dưỡng cao, vừa là đối tượng nghiên cứu tiềm năng

2.1.2 Đặc điểm hình thái và đặc điểm sinh trưởng của cây tỏi

2.1.2.1 Đặc điểm hình thái

Tỏi là một loại cây thân thảo, có thân và rễ

Hình 2.1: Hình ảnh cây tỏi

Cây tỏi có lá dẹp, dài 40-60cm, rộng 1,2cm có rãnh khía, mép lá hơi

ráp, mỗi nách lá có một chồi nhỏ sau này sẽ phát triển thành một tép tỏi Có hoa lưỡng tính, thụ phấn nhờ côn trùng hoa tỏi mọc ra trên một cuống hoa dài

Cuống hoa mọc trực tiếp từ củ tỏi Hoa tỏi rộng ra hình lán, có củ tán giả trông

giống hình cầu Hoa tụ thành nhóm, tán ở chót trục dài, màu trắng hay hồng,

hình cầu, có cầu hành ở nách lá hoa, hoa xanh, có đốm đỏ, tiểu nhụy không

thò ra ngoài, hoa nở vào mùa hè Tỏi có củ nằm phía dưới mặt đất, củ chia

thành nhiều tép nhỏ, từng tép tỏi cũng như cả củ tỏi đều có lớp vỏ mỏng bảo

vệ Củ tỏi màu trắng nhạt, có mùi hăng, vị cay, có tính nóng (Đỗ Tất Lợi, 2003) [6]

Hình 2.2: Hình ảnh củ tỏi

2.1.2.2 Đặc điểm sinh trưởng

Cây tỏi sống lâu năm, sinh trưởng và phát triển quanh năm Cây tỏi chịu lạnh tốt, có thể sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ 18 – 20°c, còn để tạo

củ thì cần từ 20 – 22°c Tỏi ưa ánh sáng dài ngày, nếu có đủ nắng trong 12 giờ/ngày thì cây sẽ ra củ nhanh pH thích hợp cho sinh trưởng là từ 6 - 6,5 Đất thích hợp để trồng tỏi là đất thịt nhẹ tơi xốp giàu mùn Tỏi cũng là loại cây ưa nước nhưng ở mức độ vừa phải Nếu thiếu nước cây sẽ đanh lại, củ nhỏ còn nếu thừa nước thì sẽ gây ra hiện tượng úng củ, thối củ làm cho củ không

giữ được lâu Tỏi thường được trồng vào tháng 9 - 10, thu hoạch củ vào tháng

1 – 2 (Phạm Hoàng Hộ, 2006) [5]

2.1.3 Thành phần dinh dưỡng trong tỏi

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 2.2 Giá trị dinh dưỡng trong 100 g tỏi tươi

Riboflavin (Vitamin B2 ) 0,11 mg

Axit pantotheic (Vitamin B5) 0,596 mg

(Theo Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ) [36]

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 ta 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

2.1.4 Công dụng của tỏi

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 bách 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 (Nguyễn Thanh Hải và Bùi Thị Tho, 2013) [4], 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 (Đỗ Tất Lợi, 2003) [6]

2.1.4.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm

Tỏi chứa hàng trăm thành phần có hoạt tính sinh học, nhất là allicin, alliin, S- Allycystein, diallysufur, ajone, allylmethyltrisulfur, enzyme alliinase nên có khả khuẩn phổ rất rộng Tỏi có thể diệt được rất nhiều loại vi khuẩn ,

kể cả trực trùng đồ hộp, lao, tiêu chảy, thương hàn, kiết lỵ, tụ cầu khuẩn… Danh sách mới nhất cho thấy tỏi diệt được 72 loại vi khuẩn, vius, kể cả cúm, HIV…v.v

Cơ chế hình thành khi ta cắt nhân tỏi thành những lát mỏng hoặc dã nhỏ thì xảy ra biến đổi hóa học, dưới tác dụng của phân hóa tố anilaza, chất alliin biến đổi thành allicin được chứng minh là một chất kháng sinh tự nhiên mạnh, mạnh bằng 1/5 thuốc penicillin và 1/10 thuốc tetraccycline Diệt khuẩn

rất mạnh đối với các tụ cầu khuẩn, thương hàn, phó thương hàn, nấm độc, một

số loại siêu vi trùng Nước tỏi pha loãng 125000 mà vẫn có dấu hiệu ức chế nhiều loại vi trùng gram âm, gram dương như: saphylococus, streptococus, salmonella, V.cholerae

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 lờn thuốc kháng sinh thường dùng, khi phối hợp với cloramphenicol hoặc streftomicin, tỏi làm tăng hiệu lực kháng sinh của chúng vật (Asdaq SM và cs, 2009) [10]

Kháng vius: tỏi có thể ngăn ngừa được một số bệnh gây ra do 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 giất 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

2.1.4.2 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 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