Đề tài này nêu lên tiềm năng của việc ứng dụng công nghệ sinh khối ở Việt Nam là khá lớn bởi vì Việt Nam có đến gần 80% dân số đang sống ở nông thôn, nơi mà nguồn năng lượng sinh khối rất dồi dào. Ngoài ra, Việt Nam còn là một nước nông nghiệp nên nguồn nhiên liệu gỗ và chất thải nông nghiệp dư thừa rất phong phú. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trang 1SỬ DỤNG SINH KHỐI VÀ TIỀM NĂNG SẢN XUẤT SINH KHỐI TỪ NGUỒN NGUYÊN
LIỆU THẾ HỆ THỨ BA TỪ TẢO BIỂN TẠI VIỆT NAM
Trần Hữu Phước*
Trung tâm Phát triển Khoa học và Công nghệ Trẻ TP.HCM
*Tác giả liên hệ: tranhuuphuockhtn@gmail.com
TÓM TẮT
Tiềm năng của việc ứng dụng công nghệ sinh khối ở Việt Nam là khá lớn bởi vì Việt Nam có đến gần 80% dân số đang sống ở nông thôn, nơi mà nguồn năng lượng sinh khối rất dồi dào Ngoài ra, Việt Nam còn
là một nước nông nghiệp nên nguồn nhiên liệu gỗ và chất thải nông nghiệp dư thừa rất phong phú Tuy nhiên, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh khối vẫn còn hạn chế ở quy mô thí điểm Cho đến nay, vẫn chưa có một quy hoạch tổng thể nào cho việc thực thi và thương mại hóa công nghệ sinh khối
Từ khóa: Sinh khối, nông thôn, chất thải nông nghiệp
USES BIOMASS AND THE POTENTIAL TO PRODUCE BIOMASS FROM THIRD
GENERATION MATERIALS FROM SEAWEED IN VIETNAM
Tran Huu Phuoc*
Ho Chi Minh city Center of science and technology development for Youth
*Corresponding Author: tranhuuphuockhtn@gmail.com
ABSTRACT
The potential of applying biomass technology in Vietnam is quite large because Vietnam accounts for nearly 80% of the population living in rural areas, where biomass energy is plentiful In addition, Vietnam
is an agricultural country so abundant timber and agricultural waste resources However, research and development of biomass technology is still limited at pilot scale So far, there is no master plan for the implementation and commercialization of biomass technology
Keywords: Biomass, countryside, agricultural waste
TỔNG QUAN
Công nghệ sinh khối ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa
phát triển nhiều, quá trình thương mại hóa vẫn còn
rất hạn chế Cho đến nay, sinh khối được sử dụng
chủ yếu ở vùng nông thôn với quy mô nhỏ và chưa
có công nghệ thích hợp Thêm vào đó, việc ứng
dụng công nghệ sinh khối ở quy mô toàn quốc mà
không có chính sách quy hoạch đúng đắn sẽ dẫn
đến sự thiếu hụt những hỗ trợ về mặt tài chính và kĩ
thuật cho quá trình thương mại hóa
Ở Việt Nam, tiềm năng phát triển của năng lượng
tái tạo nói chung và sinh khối nói riêng ở quy mô
nhỏ là khá cao Trên thực tế, công nghệ sinh khối
quy mô nhỏ là mô hình thích hợp nhất, đáp ứng nhu
cầu năng lượng vùng nông thôn Việt Nam
Hiện tại, chính sách phát triển sinh khối vẫn đang
trong giai đoạn chuẩn bị, vẫn còn thiếu sự hợp tác
giữa các bộ và cơ quan chức năng trong vấn đề này
Thực tế, những chính sách về sinh khối được nhiều
bộ khác nhau phác thảo, dẫn đến việc thiếu nhất
quán trong chính sách quốc gia nhằm thúc đẩy việc
sử dụng năng lượng sinh khối về lâu dài Thêm vào
đó, chính phủ chưa có chính sách cụ thể trợ giúp
cho việc ứng dụng công nghệ sinh khối ở nông
thôn, nơi mà đa số người dân còn khó khăn, khó tiếp cận công nghệ
TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI TẠI VIỆT NAM
Nguồn nguyên liệu sinh khối hiện tại ở Việt Nam
Việt Nam hiện vẫn là một nước nông nghiệp với dân số trên 90 triệu người (trong đó 80% sống ở nông thôn), tiềm năng sinh khối hiện tại rất dáng kể đáng kể (từ gỗ, rơm rạ, lá cây củi mục và những phần dư thừa từ quá trình sản xuất nông nghiệp hay chế biến thực phẩm v.v…) Tiềm năng của năng lượng sinh khối trong mối tương quan với dạng nhiên liệu gỗ từ các nguồn: rừng tự nhiên (khoảng
41 triệu tấn/năm), rừng phân tán, cây bụi (khoảng
35 triệu tấn/năm), rừng trồng (khoảng 1-2 triệu tấn/năm), những cây rải rác (khoảng 8-10 triệu tấn/năm) Lượng nhiên liệu gố tổng cộng khoảng 75-80 triệu tấn/năm, tương đương với 26-28 triệu tấn dầu/năm Năng lượng sinh khối từ rơm rạ, trấu,
cỏ, lá, mùn cưa và các chất thải nông nghiệp khác khoảng 30 triệu tấn/năm tương đương với 10 triệu tấn dầu/năm Thêm vào đó, năng lượng sinh khối
Trang 2có nguồn gốc từ chất thải rắn hộ gia đình khoảng
0,103 triệu tấn/năm Tiềm năng lý thuyết của năng
lượng sinh khối khoảng 3 triệu tấn/năm
Năng lượng sinh khối dùng để phát điện và cung
cấp năng lượng sinh hoạt
Có nhiều dạng sinh khối từ quá trình chế biến nông
phẩm có thể được dùng như nguồn nhiên liệu đầu
vào cho phát điện Tiềm năng của chúng khá cao
và phần lớn gồm các loại trấu, bã mía, rơm rạ, chất
thải người và động vật từ các hộ gia đình Trong
cùng thời điểm, hiện tại có ba nhà máy phát điện sử
dụng bã mía làm nguồn nguyên liệu đầu vào Điện
năng tạo ra từ những nhà máy này sẽ được tích hợp
vào lưới điện quốc gia và được thu mua từ Tập
đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) Đồng thời, hiện
cũng có một trạm phát điểm thí điểm vừa phát điện
vừa tạo nhiệt năng (cogeneration) với công suất 50
kW, sử dụng vỏ trấu làm nhiên liệu chính đầu vào
Ứng dụng của Biogas (khí sinh học)
Sau quá trình nghiên cứu quá trình sản xuất biogas
từ nguyên liệu hữu cơ trong phòng thí nghiệm và
ứng dụng thực tế, có rất nhiều thiết kế và chế tạo
những thiết bị ứng dụng dùng khí sinh học như bếp
lò, đèn thắp sáng và máy phát điện được hiệu chỉnh
dùng khí sinh học làm nhiên liệu Nghiên cứu thiết
kế và chế tạo các hầm biogas với nắp di động và cố
định Thiết kế và lắp đặt khoảng 150 hầm biogas
nhỏ ở các tỉnh Hà Bắc, Hà Tây, Nam Hà, Vĩnh Phú,
Quảng Nam, Đà Nẵng, Nghĩa Bình, Lai Châu Một
dự án các nhà máy khí sinh học ở miền Nam Việt Nam đã được đại học Cần Thơ tiến hành với sự hỗ trợ tài chính của Đức và giúp đỡ về mặt kĩ thuật của Đại học Chiang Mai (Thái Lan)
Tiềm năng phát triển xăng sinh học
Việt Nam là đất nước nông nghiệp và hàng năm phải nhập khẩu xăng dầu với sản lượng rất lớn để phục vụ nhu cầu trong nước Trong điều kiện nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, giá nhiên liệu liên tục tăng như hiện nay thì việc nghiên cứu tìm ra nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo (NLTT) thay thế năng lượng truyền thống là một giải pháp hết sức cấp bách Năng lượng sinh học nói chung, hay năng lượng tái tạo, được coi là một trong những nhiên liệu thân thiện với môi trường Do đó việc nghiên cứu phát triển nguồn năng lượng sinh học
có ý nghĩa hết sức to lớn đối với vấn đề an ninh năng lượng thế giới nói chung và VN nói riêng
PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI TỪ CÁC NGUỒN VẬT LIỆU MỚI VÀ TẢO BIỂN (THẾ HỆ THỨ BA) ĐANG ĐƯỢC NGHIÊN CỨU TẠI VIỆT NAM
Phương pháp sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo
Quá trình sản xuất của nhiên liệu diesel sinh học từ tảo cho hiện tại chưa thực hiện trên quy mô thương mại, nhưng các nghiên cứu khả thi đã được tiến hành để ước tính năng suất thu hoạch
Hình 1 Nhiên liệu sinh học sản xuất thử nghiệm từ tảo biển tại Việt Nam (Bộ KH&CN)
Được coi là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho nhiên
liệu sinh học thế hệ thứ ba và giải quyết được hầu
hết các tồn tại nói trên, vi tảo nói chung và vi tảo
biển nói riêng đã được các nhà khoa học Việt Nam
lựa chọn Đây là hướng đi có tính khả thi cao
Mỗi loài tảo chứa hàm lượng dầu khác nhau, có thể
biến đổi thành diesel sinh học bằng công nghệ phù
hợp hiện có Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã
chứng minh vi tảo có khả năng tạo ra được dầu cho
sản xuất diesel sinh học cao gấp 15-300 lần so với các cây có dầu truyền thống khác trên cùng một diện tích sử dụng Cây cọc rào (Jatropha curcas) cho 1.892 lít dầu/ha trong khi vi tảo là 58.700 lít/ha Không giống như thực vật bậc cao, vi tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, có thể nhân đôi sinh khối trong vòng 24 giờ Thành phần dầu của tảo có thể lên tới 80% khối lượng khô Tỷ lệ dầu chiếm đến 20-50% khối lượng khô là phổ biến ở tảo Ngoài ra, trong
Trang 3quá trình quang hợp, tảo còn sản xuất ra dầu ngay
trong tế bào của chúng Tảo cũng có thể tăng khả
năng sản xuất dầu bằng cách bổ sung khí CO2 trong
quá trình nuôi trồng hoặc sử dụng các môi trường
giàu chất hữu cơ (như nước thải chăn nuôi gia súc,
gia cầm…) để nuôi trồng Điều này vừa tạo ra nhiên
liệu sinh học, vừa làm giảm lượng CO2, làm sạch
môi trường, đóng góp tích cực cho việc chống biến
đổi khí hậu
Nhiên liệu từ tảo còn có ưu điểm như ít tính độc,
khả năng đốt cháy tốt hơn dầu thô, không gây hiệu
ứng nhà kính, có thể sử dụng trực tiếp cho động cơ
diesel hoặc pha trộn diesel từ vi tảo với diesel có
nguồn gốc dầu mỏ theo các tỷ lệ khác nhau
Một kết quả nổi bật khác là thiết kế và sử dụng
thành công hệ thống photobioreactor kín (bể phản
ứng quang sinh kín) cho việc nhân giống ban đầu
có chất lượng và mật độ tế bào cao hơn hẳn so với
hệ thống bể hở, bảo đảm chủ động nguồn giống cho
nuôi trồng trên quy mô lớn Điều này cho phép rút
ngắn thời gian chuẩn bị giống sơ cấp, giảm tạp
nhiễm ban đầu, góp phần giảm đáng kể giá thành
sản xuất sinh khối tảo quang tự dưỡng ở Việt Nam
Sản xuất nhiên liệu sinh học từ vi khuẩn và nấm
Những phát hiện gần đây cho thấy một biến thể của
nấm Gliocladium roseum khi có thể sản xuất một
dạng nhiên liệu gọi là Myco-diesel từ cellulose
Sinh vật này gần đây đã được phát hiện trong rừng
nhiệt đới của miền bắc Patagonia, chúng có khả
năng độc đáo của chuyển đổi cellulose thành các
hydrocacbon có chiều dài trung bình, thường tìm
thấy trong nhiên liệu diesel
Tại Việt Nam, Nguyễn Thanh Thúy và cộng sự
(Thuy Nguyen Thanh, 2013) đã tận dụng sự phát
triển nhanh chóng và đa dạng sinh học cao của
vùng nhiệt đới trong quá trình sàng lọc hoạt động
của enzym cellulase và hemicellulases của các
chủng nấm khác nhau Kết quả cho thấy có kết quả
tiềm năng khi đánh giá khả năng phân hủy của
chúng trong lò phản ứng với các nguồn carbon khác
nhau, chẳng hạn như cám lúa mì, cây vân sam và các dạng sinh khối thứ cấp thông qua phân tích protein của các chủng nấm này
Sản xuất sinh khối từ tảo biển phục vụ nuôi trồng thủy sản và nông nghiệp
Quá trình nghiên cứu và ứng dụng sinh khối tảo vào chăn nuôi, trồng trọt tại Việt Nam theo chiều hướng tăng nhanh và đáp ứng nhu cầu của xã hội trong những năm gần đây Lưu Thị Tâm và cộng sự tại Viện Công nghệ sinh học Việt Nam đã nghiên cứu ứng dụng bước đầu nghiên cứu ứng dụng sinh khối tảo Haematococcus pluvialis giàu astaxanthin làm thức ăn bổ sung cho cá hồi vân ở Việt Nam Kết quả từ nghiên cứu trên cho thấy ngoài việc gia tăng
sự tạo màu của thịt các trong quá trình tăng trưởng thì việc bổ sung thêm sinh khối tảo H pluvialis vào thành phần thức ăn của cá đã làm tăng chất lượng của thịt cá hồi, đặc biệt là hàm lượng canxi và axít béo docoxahexaenoic (DHA) trong thịt cá (Lưu Thị Tâm, 2015)
KẾT LUẬN
Cho đến nay, vẫn chưa có một quy hoạch tổng thể nào cho việc thực thi và thương mại hóa công nghệ sinh khối Những khó khăn trở ngại chủ yếu là: về quản lý và định hướng (thiếu quy hoạch chiến lược cho việc phát triển nguồn sinh khối một cách tổng quát và cụ thể, thiếu sự phối hợp hài hòa giữa các
bộ ngành và các tổ chức nhằm phác thảo chính sách quốc gia cho vấn đề công nghệ sinh khối và năng lượng tái tạo, thiếu hụt ngân sách và hệ thống quản
lý để phát triển ứng dụng công nghệ sinh), về thông tin từ thị trường (nhà cung cấp thiết bị công nghệ sinh khối thiếu thông tin về nhu cầu thị trường tiềm năng), về người sản xuất và tiêu thụ trực tiếp là nông dân (chưa hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng sinh khối cũng như công nghệ sinh khối, thiếu mô hình tin cậy để có thể phổ biến ứng dụng công nghệ sinh khối rộng rãi)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Lưu Thị Tâm, Lê Thị Thơm, Nguyễn Cẩm Hà, Lê Hà Thu, Đặng Diễm Hồng (2015) “Bước đầu nghiên cứu ứng dụng sinh khối tảo Haematococcus pluvialis giàu astaxanthin làm thức ăn bổ sung cho cá hồi vân ở Việt Nam”, Tạp chí Sinh học 37(4), 470-478
Lưu Thị Tâm, Đinh Đức Hoàng, Đinh Thị Ngọc Mai, Ngô Thị Hoài Thu, Hoàng Thị Lan Anh, Đặng Diễm Hồng (2012) “Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối lên sinh trưởng và khả năng tích lũy astaxanthin của vi tảo Haematococcus pluvialis làm cơ sở bước đầu cho qui trình nuôi cấy 2 pha”, Tạp chí Sinh học 34(2), 213-223
Đinh Thị Ngọc Mai, Lê Thị Thơm, Bùi Đình Lãm, Đoàn Lan Phương, Đặng Diễm Hồng (2011) “Sản xuất diesel sinh học từ vi tảo Chloerella sp bằng phương pháp chuyển vị ester tại chỗ”, Tạp chí Sinh học 33(4), 66-71
Trang 4SỰ THAY ĐỔI CỦA MỘT SỐ THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH
SINH HỌC TRONG TÉP TỎI (ALLIUM SATIVUM L.)
TRONG QUÁ TRÌNH TỒN TRỮ
Nguyễn Ái Thạch*
Trường Đại học Cần Thơ
*Tác giả liên lạc: nguyenaithach2001@gmail.com
TÓM TẮT
Tỏi (Allium sativum L.) đã được sử dụng phổ biến trong bữa ăn hàng ngày như gia vị thực phẩm với nhiều công dụng trị bệnh hiệu quả Tồn trữ tép tỏi là việc quan trọng đối với thị trường tiêu thụ tỏi tươi và chế biến Các nghiên cứu tiến hành đánh giá ảnh hưởng của quá trình tồn trữ tép tỏi (trồng ở phường Văn Hải, thành phố Phan Rang - Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận) đến một số thành phần hóa học (pH, độ ẩm
và đường khử) và hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học (hàm lượng polyphenol, flavonoid tổng
số, hàm lượng thiosulfinate và khả năng chống oxy hóa) Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá bằng cách sử dụng phương pháp loại bỏ gốc tự do DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) Kết quả nghiên cứu cho thấy thành phần hóa học và hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong tép tỏi đều bị ảnh hưởng đáng kể quá trình tồn trữ (ngoại trừ giá trị pH, hàm lượng flavonoid tổng số và khả năng chống oxy hóa) Hàm lượng đường và độ ẩm giảm ở tuần thứ 6 và 8, tương ứng Bên cạnh đó, hàm lượng polyphenol đạt cao nhất ở tuần thứ 8, trong khi hàm lượng thiosulfinate có xu hướng tăng đến tuần 12
Từ khóa: DPPH, flavonoids, khả năng chống oxy hóa, polyphenols, tép tỏi, thiosulfinate, tồn trữ
CHANGES OF SOME CHEMICAL CONSTITUENTS AND BIOACTIVE COMPOUNDS
OF GARLIC (ALLIUM SATIVUM L.) CLOVE DURING STORAGE
Nguyen Ai Thach*
Can Tho University
*Corresponding Author: nguyenaithach2001@gmail.com
ABSTRACT
Garlic (Allium sativum L.) has been considered in many cultures to be a food with exceptional therapeutic qualities Garlic cloves storage is important to provide products for fresh and processing market Determination of prolonging the storage time of garlic cloves after harvest were carried out the basis on storage duration to the qualities of garlic cloves (growing at Van Hai Ward, Phan Rang - Thap Cham City, Ninh Thuan Province) such as some chemical constituents (pH, moisture and reducing sugars) and bioactive compounds (total polyphenols, total flavonoids and thiosulfinate content and antioxidant capacity) The antioxidant activity was evaluated using DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) radical scavenging activity The study results showed that the some chemical compositions and bioactive compounds content in garlic cloves are significantly affected during storage (except for the pH value, total flavonoids content and antioxidant capacity) Reducing sugar and moisture content decreased at 6 and 8 weeks, respectively Besides that total polyphenols content reached maximum at 8 weeks, while thiosulfinates content tended to increase at 12 weeks
Keywords: Antioxidant capacity, clove garlic, DPPH, flavonoids, polyphenols, storage, thiosulfinate
MỞ ĐẦU
Allium sativum L., thường được gọi là tỏi, có
nguồn gốc từ Trung Á và chủ yếu ở các vùng Địa
Trung Hải cũng như Châu Á, Châu Âu và Châu
Phi Tại Việt Nam có nhiều vùng trồng tỏi nổi tiếng
như: Lý Sơn, Phan Rang, Vĩnh Phúc, Bắc Giang
Cây tỏi có thể phát triển đến chiều cao 30-90 cm
Củ tỏi dưới mặt đất là thành phần chính của cây và
chia thành các phần được gọi là tép tỏi Mùi tỏi xuất
phát từ “thành phần chứa lưu huỳnh” được xem là
có tính chất dược liệu trong tỏi (Ankri and Mirelman, 1999) Thành phần hoạt động chính của tỏi là alliin (Benkeblia and Lanzotti, 2007) Khi nghiền, alliin chuyển hóa thành allicin (như chất kháng sinh) Tỏi cũng chứa các hợp chất lưu huỳnh khác như ajoene, diallylsulfide, dithiin, S-allylcysteine, polyphenol, vitamin B, proteins, chất khoáng, saponins, flavonoid và nhiều sản phẩm của phản ứng Maillard (hợp chất không chứa lưu huỳnh) Những hợp chất chứa lưu huỳnh khó bay
Trang 5hơi như γ-glutamyl-L-cysteines và
S-allyl-L-cysteine sulfoxides (alliin) đều rất phong phú
trong tỏi còn nguyên vẹn Các chất sulfoxide này
sau đó chuyển hóa thành thiosulfinate (như allicin)
thông qua phản ứng do enzyme (Amagase, 2006)
Thiosulfinate khác và thành phần tan trong dầu như
ajoene, vinyldithiin và nhiều sulphide như diallyl
sulphide (DAS), diallyl disulphide (DADS) và
diallyl trisulphide (DATS), cũng góp phần tạo nên
đặc tính mùi và tính chất sinh học của tỏi Nhiều tài
liệu nghiên cứu cho thấy những khả năng của tỏi và
một số hợp chất allyl lưu huỳnh làm thay đổi các
tiến trình trong tế bào liên quan đến việc phòng
chống và điều trị ung thư (Milner and Romagnolo,
2010)
Các hợp chất có hoạt tính sinh học là các thông số
chất lượng quan trọng trong tép tỏi Chúng sẽ bị ảnh
hưởng bởi nhiều yếu tố: nhiệt độ và thời gian tồn
trữ, giống, độ thuần thục,… (Bloem et al., 2011)
Bloem et al (2011) đã chứng minh rằng bón phân
lưu huỳnh làm tăng đáng kể hàm lượng alliin trong
tép tỏi, trong khi nồng độ nitơ cao ảnh hưởng bất
lợi Hàm lượng và chất lượng alliin cao nhất thu
được trong quá trình tồn trữ tỏi khi bón phân lưu
huỳnh tối thiểu 30 kg/ha nếu không dùng nitơ
Montano et al (2011) đã chỉ ra rằng vùng trồng,
giống và kiểu sinh thái riêng biệt của tỏi có ảnh
hưởng đáng kể đến hàm lượng các hợp chất lưu
huỳnh hữu cơ
Gần đây, Toledano Medina et al (2016) đã báo cáo
rằng tỏi đen có thể được chế biến từ tép tỏi (thay vì
cả củ tỏi theo phương pháp truyền thống) với chất
lượng ít có sự khác biệt với củ tỏi đen Nhìn chung,
tép tỏi được tồn trữ trong một khoảng thời gian dài
trước khi tiêu thụ Do đó, điều quan trọng đối với
ngành công nghiệp chế biến và người tiêu dùng
phải biết được sự thay đổi thành phần hóa học, các
hợp chất sinh học và khả năng chống oxy hóa trong
suốt quá trình tồn trữ Tuy nhiên, điều này vẫn chưa
được nghiên cứu và chưa có nhiều dữ liệu khoa
học Trong nghiên cứu này, sự thay đổi của một vài
thành phần hóa học và hàm lượng các chất có hoạt
tính sinh học trong tép tỏi đã được xác định trong
quá trình tồn trữ
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Nguyên liệu
Tỏi tươi cổ mềm, giống địa phương được thu hoạch
vào tháng 01 năm 2017 và chọn lựa độ tuổi
130-135 ngày (sau khi gieo) tại phường Văn Hải, thành
phố Phan Rang - Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận Tỏi
được thu hoạch vào buổi sáng sớm, thời tiết nắng
ráo và vận chuyển đến phòng thí nghiệm trong ngày Củ tỏi được xử lý và tách ra thành các tép tỏi với lớp vỏ lụa bên ngoài vẫn còn nguyên vẹn Tép tỏi được tồn trữ trong tủ mát ở nhiệt độ 20oC với độ
ẩm tương đối 42-47% trước khi đem đi phân tích
Phương pháp nghiên cứu
Độ ẩm (%): được xác định bằng phương pháp sấy
ở 105oC đến khối lượng không đổi Định lượng bằng phương pháp Lane-Eynon (Lane and Eynon, 1923) Giá trị pH được đo bằng pH kế cầm tay (HI98107 Hanna, Ý)
Hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) (mg acid gallic tương đương (GAE)/g chất khô): hàm lượng polyphenol tổng số được xác định bằng phương pháp Folin-Ciocalteu (Wolfe et al., 2003) Phenol phản ứng với acid phosphomolybdic trong thuốc thử Folin-Ciocalteau, xuất hiện phức chất có màu xanh trong môi trường kiềm Đo độ hấp thụ của mẫu ở 765 nm bằng máy đo quang phổ UV Căn
cứ vào cường độ màu đo được trên máy quang phổ
và dựa vào đường chuẩn acid gallic để xác định hàm lượng polyphenol tổng số có trong mẫu Hàm lượng polyphenol tổng của mẫu được thể hiện qua
mg đương lượng acid gallic trên mỗi gram chất khô (mg GAE/g)
Hàm lượng flavonoid tổng số (TFC): hàm lượng tổng flavonoid được xác định thông qua phương pháp tạo màu với AlCl3 trong môi trường kiềm - trắc quang (Zhu et al., 2010) Độ hấp thụ của dung dịch phản ứng được đo ở bước sóng 415 nm Dựa vào đường chuẩn quercetin để xác định hàm lượng flavonoid tổng có trong mẫu Các kết quả được thể hiện qua mg đương lượng quercetin (QE) trên mỗi
g chất khô mẫu phân tích (mg QE/g)
Hàm lượng thiosulfinate tổng số ( mol/g): đo độ hấp thu ở bước sóng 412 nm của 2-nitro-5-thiobenzoate được tạo ra bằng cách kết hợp các phương pháp của Kinalski and Noreña (2014) Hoạt động chống oxy hóa (%): hoạt động loại bỏ gốc tự do được phân tích thông qua thử nghiệm 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazil (DPPH) Khả năng khử gốc tự do DPPH được xác định theo phương pháp của Blois (1958) Các chất có khả năng oxy hóa sẽ trung hòa gốc DPPH bằng cách cho hydrogen, làm giảm độ hấp thu tại bước sóng cực đại và màu của dung dịch phản ứng sẽ nhạt dần, chuyển từ tím sang vàng nhạt
Phân tích thống kê số liệu
Các kết quả thực nghiệm được phân tích bằng phần mềm Statgraphics Centurion XVI Đồ thị được vẽ bằng phần mềm Microsoft Excel với độ lệch chuẩn (STD)
Trang 6Mỗi khảo nghiệm được thực hiện ba lần Phương
pháp phân tích phương sai (ANOVA) được sử
dụng để xác định sự khác biệt ý nghĩa (p<0,05) giữa
các trung bình nghiệm thức
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Một số thành phần hóa học
Thành phần của tỏi rất phức tạp, với hơn 200 hợp chất có lợi cho sức khỏe khác nhau đã được xác định (Watson and Preedy, 2010) Độ ẩm (A), hàm lượng đường tổng (B) và pH (C) của tép tỏi trong suốt quá trình bảo quản được thể hiện ở Hình 1
A B
C
Hình 1 Sự thay đổi độ ẩm (A), hàm lượng đường khử (B) và pH (C) trong tép tỏi trong suốt quá trình
tồn trữ Tỏi có hàm lượng ẩm thấp hơn so với các loại rau
khác (Cemeroglu and Acar, 1986) Kết quả phân
tích cho thấy thời gian tồn trữ có ảnh hưởng đáng
kể (p<0,05) đến độ ẩm và hàm lượng đường khử
trong tép tỏi Ở các tuần đầu, độ ẩm không có sự
khác biệt có ý nghĩa (p>0,05) và giảm nhanh đáng
kể sau đó Mặc dù điều kiện tồn trữ có độ ẩm tương
đối thấp nhưng do cấu tạo phần thịt tép tỏi được bao
bọc bởi lớp vỏ lụa và do đó hạn chế tối đa quá trình
mất nước Ngoài ra, Iglesias-Enriquez and Fraga
(1998) đã công bố quá trình sinh lý của củ tỏi tương
tác với môi trường và ảnh hưởng đến việc vận
chuyển hơi nước, sự phát triển mầm và rễ làm thay
đổi hình dạng của tỏi, gây ra sức căng và phá vỡ mô
bề mặt, tạo điều kiện mất nước Bên cạnh đó, hàm
lượng ẩm trong tỏi tươi đã được công bố vào
khoảng 64-66 % (Haciseferogullari et al., 2005;
Bae et al., 2014; Xu et al., 2015; Fante and Noreña,
2015)
Hàm lượng đường khử trong tép tỏi giảm nhanh (p<0,05) sau 4 tuần của quá trình tồn trữ Điều này
có thể liên quan đến sự nẩy mầm, nhưng không có mối liên hệ rõ ràng đến chỉ số nẩy mầm bên trong hoặc tổn thất khối lượng (kết quả không thể hiện ở đây) Rutherford and Whittle (1982) chỉ ra rằng hàm lượng đường tổng của hành tây không thay đổi trước khi nẩy mầm, nhưng sau đó suy giảm (7-12%)
Riêng giá trị pH ít biến đổi khi tồn trữ và dao động trong khoảng 6,31-6,51 Kết quả thu được gần giống với nhiều nghiên cứu khác, tỏi tươi có giá trị
pH 6,41±0,01 (Fante and Noreña, 2015), tương tự với giá trị được công bố bởi Haciseferogullari et al
(2005), pH 6,33 (Choi et al., 2014) và 6,42 (Bae et al., 2014)
Hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học và
0
10
20
30
40
50
60
70
2 4 6 8 10 12
Thời gian tồn trữ (ngày)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
2 4 6 8 10 12
Thời gian tồn trữ (ngày)
6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7
2 4 6 8 10 12
Thời gian tồn trữ (ngày)
Trang 7khả năng chống oxy hóa
Tỏi rất giàu hợp chất hoạt tính sinh học có hoạt
động chống oxy hóa cao và đã thu hút được nhiều
quan tâm từ các nhà khoa học do những tác dụng
có lợi đối với sức khỏe con người, đặc biệt hoạt động chống oxy hóa (Bae et al., 2014)
A B
C D
Hình 2 Sự thay đổi hàm lượng polyphenol tổng số (A), flavonoid tổng số (B), thiosulfinate (C) và khả
năng chống oxy hóa (D) trong tép tỏi ở các khoảng thời gian tồn trữ khác nhau
Hàm lượng polyphenol tổng số trong tép tỏi tăng,
đạt cực đại ở tuần thứ 8 và sau đó giảm nhanh đáng
kể (Hình 2A) Điều này có thể do hoạt động sinh lý
nẩy mầm trong củ tỏi đang diễn ra làm tăng hàm
lượng polyphenol (Zakarova et al., 2014) Hàm
lượng phenolic tổng số trong tỏi tươi là 722 mg
GAE/100 g trọng lượng tươi (mùa vụ năm 2008)
và 511 mg GAE/100 g trọng lượng tươi (mùa vụ
năm 2009) (Põldma et al., 2011) Trong nghiên cứu
của Kim et al (2013) tỏi tươi chứa hàm lượng
polyphenol tổng số là 105,73 mg GAE/kg Kết quả
thể hiện ở Hình 2B cho thấy hàm lượng flavonoid
tổng số không có sự khác biệt ý nghĩa (p>0,05)
trong thời gian tồn trữ và dao động trong khoảng
0,43-0,46 mg QE/g
Block et al (1992) đã xác định được 8 hợp chất
thiosulfinate khác nhau từ 9 loại thực vật họ Allium
bao gồm tỏi và hành tây Hàm lượng thiosulfinate
không có sự khác biệt ở 4 tuần đầu tiên và sau đó
tăng đều (p<0,05) đến tuần 12 (Hình 1C) Điều này
có thể do tiền chất góp phần tạo nên thiosulfinate là
alliin tăng trong thời gian tồn trữ (Ichikawa et al., 2006) Alliin bị chuyển đổi thành allicin bởi enzyme alliinase khi tỏi bị cắt hoặc nghiền tạo thành allicin (thiosulfinate chiếm số lượng nhiều nhất góp phần tạo nên tính chất dược liệu của tỏi) (Amagase et al., 2001) Theo Block et al (1992), tỏi được ghi nhận là nguồn giàu thiosulfinate nhất với hàm lượng dao động trong khoảng 15 micro mol/g (tỏi phát triển ở nhiệt độ thấp, 21oC) đến 53 micro mol/g (tỏi voi) Hàm lượng thiosulfinate của các loài hành tây đều nhỏ hơn 0,35 micro mol/g
Khả năng chống oxy hóa (khử gốc tự do DPPH) của các tép tỏi trong quá trình tồn trữ thay đổi rất phức tạp và đạt cao nhất ở tuần thứ 4 và 8, tương ứng (Hình 2D) Trong nghiên cứu của Somman and Napa (2015), hoạt tính loại bỏ gốc tự do DPPH của củ tỏi là khá cao, đạt 25,53% Tuy nhiên hoạt tính chống oxy hóa của tỏi tươi ở Hàn Quốc được công bố với giá trị thấp hơn như 6,21% (Bae et al., 2014) và 4,65% (Choi et al., 2014) Ngoài polyphenol có hoạt tính chống oxy hóa, các hợp
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
2 4 6 8 10 12
Thời gian tồn trữ (ngày)
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
2 4 6 8 10 12
Thời gian tồn trữ (ngày)
0
2
4
6
8
10
12
2 4 6 8 10 12
Thời gian tồn trữ (ngày)
0 2 4 6 8 10
2 4 6 8 10 12
Thời gian tồn trữ (ngày)
Trang 8chất lưu huỳnh hữu cơ trong củ tỏi cũng có chức
năng tương tự (Gorinstein et al., 2006) Như vậy,
thành phần hóa học và hoạt tính chống oxy hóa của
tỏi phụ thuộc rất lớn vào giống và điều kiện trồng
trọt và khí hậu (Põldma et al., 2011)
KẾT LUẬN
Các thông số chất lượng của tỏi tiêu thụ chủ yếu là
độ ẩm, chất dinh dưỡng hoặc hoạt tính sinh học, cụ
thể là mùi vị cay nồng Trong nghiên cứu này,
thành phần hóa học và hàm lượng các hợp chất có
hoạt tính sinh học trong tép tỏi đều bị ảnh hưởng đáng kể trong suốt thời gian tồn trữ (ngoại trừ pH, hàm lượng flavonoid tổng số và khả năng chống oxy hóa) Hàm lượng đường và độ ẩm giảm ở tuần thứ 6 và 8, tương ứng Hàm lượng polyphenol đạt cao nhất ở tuần thứ 8, trong khi hàm lượng thiosulfinate có xu hướng tăng đến cuối quá trình tồn trữ Kết quả này có thể hữu ích cho quá trình chế biến công nghiệp các sản phẩm từ tỏi trong tương lai như tỏi đen, tỏi muối chua
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Amagase, H., B.L Petesch, H Matsuura, S Kasuga, and Y Itakura, 2001 Intake of garlic and its bioactive components Journal of Nutrition, 131: 955S–962S
Amagase, H., 2006 Clarifying the real bioactive constituents of garlic J Nutr., 136(3 Suppl.): 716S-725S Ankri, S and D Mirelman, 1999 Antimicrobial properties of allicin from garlic Microbes and Infection, 2: 125-129
Bae, S.E., S.Y Cho, Y.D Won, S.H Lee, and H.J Park, 2014 Changes in S-allyl cysteine contents and physicochemical properties of black garlic during heat treatment LWT - Food Science and Technology, 55(1): 397–402
Benkeblia, N and V Lanzotti, 2007 Allium thiosulfinates: chemistry, biological properties and their potential utilization in food preservation Food, 1(2): 193-201
Block, E., S Naganathan, D Putman, and S.H Zhao, 1992 Allium chemistry: HPLC analysis of thiosulfinates from onion, garlic, wild garlic (Ramsons), leek, scallion, shallot, elephant (great-headed) garlic, chive, and Chinese chive Uniquely high allyl to methyl ratios in some garlic samples J Agric Food Chem, 40: 2418-2430
Bloem, E., S Haneklaus, and E Schnug, 2011 Storage life of field-grown garlic bulbs (Allium sativum L.) as influenced by nitrogen and sulfur fertilization J Agric Food Chem, 59(9): 4442-4447 Blois, M.S., 1958 Antioxidant determination by the use of a stable free radical Nature, 181:1199-1200 Cemeroglu, B and J Acar, 1986 Fruit and Vegetable Processing Technology Turkish Association of Food Technologists, Ankara, Publ No 6, p 508
Choi, I.S., H.S Cha, and Y.S Lee, 2014 Physicochemical and Antioxidant Properties of Black Garlic Molecules, 19: 16811-16823
Fante, L and C P Z Noreña, 2015 Quality of hot air dried and freeze-dried of garlic (Allium sativum L.) Journal of Food Science and Technology, 52(1): 211-220
Gorinstein, S., H Leontowicz, M Leontowicz, J Drzewiecki, K Najman, E Katrich, D Barasch, K Yamamoto, and S Trakhtenberg, 2006 Raw and boiled garlic enhances plasma antioxidant activity and improves plasma lipid metabolism in cholesterol fed-rats Life Sci., 78: 655-663
Haciseferogullari, H., M Özcan, F Demir, and S Çalisir, 2005 Some nutritional and technological properties of garlic (Allium sativum L.) J Food Eng., 68: 463-469
Ichikawa, M., N Ide, and K Ono, 2006 Changes in organosulfur compounds in garlic cloves during storage J Agric Food Chem, 54(13): 4849-4854
Iglesias-Enriquez, I And R Fraga, 1998 Envase y forma de almacenamiento adecuado para la conservacio´n poscosecha del ajo irradiado y sin irradiar Alimentaria, 295: 91-96
Kim, J.S., O.J Kang, and O.C Gweon, 2013 Comparison of phenolic acids and flavonoids in black garlic
at different thermal processing steps Journal of Functional Foods, 5(1): 80–86
Kinalski, T and C.P.Z Norena, 2014 Effect of blanching treatments on antioxidant activity and thiosulfinate degradation of garlic (Allium sativum L.) Food and Bioprocess Technology, 7(7): 2152-2157
Lane, J.H and L Eynon, 1923 Volumetric determination of reducing sugars by means of Fehling's solution, with methylene blue as internal indicator IS1 XXV:143-149
Trang 9Milner, J.A and D.F Romagnolo, 2010 Bioactive compounds and cancer Springer Science+Business Media, LLC, USA pp 836
Montano, A., V.M Beato, F Mansilla, and F Orgaz, 2011 Effect of genetic characteristics and environmental factors on organosulfur compounds in garlic (Allium sativum L.) grown in Andalusia, Spain J Agric Food Chem., 59(4): 1301-1307
Põldma, P., T Tõnutare, A Viitak, A Luik, and U Moor, 2011 Effect of selenium treatment on mineral nutrition, bulb size, and antioxidant properties of garlic (Allium sativum L.) J Agric Food Chem., 59(10): 5498–5503
Rutherford, P.P and R Whittle, 1982 The carbohydrate composition of onions during long term cold storage J Hortic Sci, 57 (3): 349-356
Somman, A and S Napa, 2015 Comparison of antioxidant activity and tyrosinase inhibition in fresh and processed white radish, garlic and ginger Food Measure Springer Science+Business Media New York Published online 2015 doi 10.1007/s11694-015-9244-5
Toledano Medina, M.A., J Pérez-Aparicio, R Moreno-Rojas, and T Merinas-Amo, 2016 Evolution of some physicochemical and antioxidant properties of black garlic whole bulbs and peeled cloves Food Chemistry, 199:135-139
Watson, R.R and V.R Preedy, 2010 Bioactive foods in promoting health fruits and vegetables Elsevier Inc, USA 725 pp
Wolfe, K., X Wu, and L.H Liu, 2003 Antioxidant activity of apple peels J Agric Food Chem., 51:
609-614
Xu, X., Y Miao, J.Y Chen, Q Zhang, and J Wang, 2015 Effective production of S-allyl-L-cysteine through a homogeneous reaction with activated endogenous γ-glutamyltranspeptidase in garlic (Allium Sativum) J Food Sci Technol, 52(3): 1724-1729
Zakarova, A., J.Y Seo, H.Y Kim, J.H Kim, J.H Shin, K.M Cho, C.H Lee, and J.S Kim, 2014 Garlic sprouting is associated with increased antioxidant activity and concomitant changes in the metabolite profile Journal of Agricultural and Food Chemistry, 62(8): 1875-1880
Zhu, H., Y Wang, Y Liu, Y Xia, and T Tang, 2010 Analysis of flavonoids in Portulaca oleracea L by UV–vis spectrophotometry with comparative study on different extraction technologies Food Analytical Methods, 3(2): 90-97