BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Chuyên ngành: Công nghệ thực pẩm
Mã ngành: 9540101
NGUYỄN DUY TÂN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH
THU HOẠCH VÀ CHẾ BIẾN ĐẾN HÀM LƯỢNG CÁC
CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TRONG CÂY
THUỐC DÒI (Pouzolzia zeylanica L. Benn)
Cần Thơ, 2018
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
Người hướng dẫn: PGS.TS. NGUYỄN MINH THỦY
Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp cơ sở
Họp tại: Hội trường B007 Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng
dụng, Trường Đại học Cần Thơ.
Vào lúc 15 giờ 30 ngày 09 tháng 11 năm 2017
Phản biện 1: GS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN.
Phản biện 2: PGS.TS. TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH.
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ.
Thư viện Quốc gia Việt Nam.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1. Nguyen Duy Tan and Nguyen Minh Thuy, 2016. Optimization of
concentration process on Pouzolzia zeylanica extract by response
surface methodology. Proceeding of The 23rd Regional
Symposium on Chemical Engineering,27-28 October 2016 at
Vung Tau, Vietnam, page 196-205. Vietnam National UniversityHo Chi Minh Publishing House (ISBN 978-604-73-4690-5).
2. Nguyen Duy Tan and Nguyen Minh Thuy, 2016. Optimal
operating conditions of spray drying Pouzolzia zeylanica extract
using maltodextrin and arabic gum as carrier. Proceedings in
the 18th Food Innovation Asia Conference, 16-18 June 2016 at
BITEC Bangkok Thailan, page 499-509.
3. Nguyễn Duy Tân và Nguyễn Minh Thủy, 2016. Tối ưu hóa hàm
lượng chất mang (Maltodextrin, gum xanthan) trong quá trình
sấy phun dịch trích thuốc dòi sử dụng phương pháp bề mặt đáp
ứng. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn,11: 167-174.
4. Nguyễn Duy Tân và Nguyễn Minh Thủy, 2017. Ảnh hưởng của
các thông số trích ly đến hàm lượng các hợp chất sinh học và
khả năng chống oxy hóa của dịch trích thuốc dòi (Pouzolzia
zeylanica). Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 8: 53-61.
5. Nguyen Duy Tan, Le Quoc Viet, Vo Tan Thanh and Nguyen
Minh Thuy, 2017. Optimization of polyphenol, flavonoid and
tannin extraction conditions from Pouzolzia zeylanica L. Benn
using response surface methodology. Can Tho University
Journal of Science, 5: 122-131.
6. Nguyễn Duy Tân và Nguyễn Minh Thủy, 2017. Ảnh hưởng của
nhiệt độ sấy/phơi và kích thước nguyên liệu đến sự khử nước
và các đặc tính chất lượng của cây thuốc dòi Pouzolzia
zeylanica L. Benn.Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông
thôn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 13: 90-98.
i
7. Nguyễn Duy Tân và Nguyễn Minh Thủy, 2017. Ảnh hưởng của
nồng độ maltodextrin và điều kiện sấy phun đến các đặc tính
vật lý và hoạt chất sinh học của sản phẩm bột cây thuốc dòi.
Tạp chí Dinh dưỡng và Thực phẩm, Hội dinh dưỡng Việt Nam,
13 (5): 66-74.
8. Nguyễn Duy Tân, Võ Thị Xuân Tuyền và Nguyễn Minh Thủy,
2017. Phân tích so sánh hàm lượng các hợp chất sinh học của cây
thuốc dòi thân tím đỏ và thân xanh được thu thập trên địa bàn tỉnh
An Giang. Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam,
Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 6 (79): 80-84.
9. Nguyen Duy Tan and Nguyen Minh Thuy, 2017. Optimization of
carriers (maltodextrin, arabic gum) for spray-drying of Pouzolzia
zeylanica extracts using response surface methodology. Can Tho
University Journal of Science, 6: 102-110.
10. Nguyễn Duy Tân và Nguyễn Minh Thủy, 2017. Tối ưu hóa hàm
lượng carboxymethyl cellulose, đường sucrose và acid citric bổ
sung trong quá trình cô đặc dịch trích thuốc dòi sử dụng
phương pháp bề mặt đáp ứng. Tạp chí Hóa học, 55 (4E23):
229-234.
11. Nguyễn Duy Tân, Võ Thị Xuân Tuyền và Nguyễn Minh Thủy,
2017. Ảnh hưởng của mùa vụ trồng và thời gian thu hoạch đến
các thành phần chống oxy hóa của cây thuốc dòi. Tạp chí Khoa
học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, Viện Khoa học Nông
nghiệp Việt Nam, 8 (81): 61-67.
12. Nguyen Duy Tan and Nguyen Minh Thuy, 2017. Effect of
different gum types on stability of antioxidant components and
physical properties of spray dried Pouzolzia zeylanica powder.
Vietnam Journal of Science and Technology, 55 (5A): 10-17.
ii
PHẦN MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN
Cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L. Benn) là một trong những
loài thực vật thuốc, được người dân các nước châu Á sử dụng để chữa
trị rất nhiều bệnh khác nhau theo phương pháp truyền thống. Ở Việt
Nam, cây thuốc dòi được trồng phổ biến ở khu vực Đồng bằng sông
Cửu Long, được sử dụng dạng cây tươi hay khô, sắc thành nước uống
để trị bệnh ho lâu năm, ho lao và viêm họng. Nhiều nghiên cứu đã
công bố cho thấy dịch trích từ cây thuốc dòi chứa nhiều hợp chất sinh
học với những đặc tính kháng khuẩn, kháng nấm và chống oxy hóa.
Tuy nhiên, cho đến nay loài thực vật này vẫn chưa được nghiên
cứu đầy đủ về khả năng trồng và thu hoạch; sơ chế và bảo quản
nguyên liệu; cũng như chế biến thành các sản phẩm thực phẩm tiện
dụng có khả năng hỗ trợ trong việc phòng và điều trị bệnh, bồi bổ cơ
thể. Vì thế, nội dung nghiên cứu chính của luận án là nhằm giải đáp
được những vấn đề nêu trên.
2. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN
Xác định thời điểm thu hoạch và phương pháp xử lý sau thu
hoạch thích hợp cho cây thuốc dòi nhằm thu nhận tối đa hàm lượng
các hợp chất có hoạt tính sinh học và xây dựng quy trình sản xuất hai
dạng sản phẩm (cao lỏng và bột hòa tan) chất lượng cao và có khả
năng hỗ trợ sức khỏe.
3. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Cung cấp các thông tin hữu ích về tác dụng trị bệnh của cây
thuốc dòi một loại thực vật thuốc được sử dụng phổ biến trong dân
gian; nhưng chưa được nghiên cứu và tìm hiểu nhiều.
Xác định được thời điểm thu hoạch và phương pháp làm khô
thích hợp để thu được nguyên liệu thuốc dòi có hàm lượng các hợp
chất sinh học ở mức cao, cũng như sự hao hụt của các hợp chất này
trong quá trình bảo quản.
Sử dụng công nghệ cô đặc chân không và sấy phun để chế biến
ra hai sản phẩm giá trị gia tăng (cao lỏng và bột hòa tan), tiện dụng
từ cây thuốc dòi.
Thử nghiệm hoạt động chống oxy hóa in vitro và khả năng
kháng khuẩn đường hô hấp, tác dụng long đàm và trị bệnh ho của
sản phẩm trên mô hình chuột thí nghiệm.
Từ kết quả nghiên cứu có thể định hướng người dân trồng theo
quy hoạch và thúc đẩy quá trình sản xuất sản phẩm để thương mại
hóa, nhằm nâng cao giá trị kinh tế cây thuốc dòi.
4. BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN
Luận án gồm 160 trang với 5 chương: Chương 1: Giới thiệu
(trang 1÷4); Chương 2: Tổng quan tài liệu (trang 5÷44); Chương 3:
Phương tiện và phương pháp nghiên cứu (trang 45÷68); Chương 4:
Kết quả và thảo luận (trang 69÷158); Chương 5: Kết luận và kiến
nghị (trang 159÷160) và 36 trang tài liệu tham khảo (trang
161÷196).
Phần phụ lục gồm 68 trang chia thành 5 phần: Phụ lục A:
Một số hình ảnh trong nghiên cứu (trang 1÷8); Phụ lục B: Một số kết
quả nghiên cứu thăm dò (trang 9÷36); Phụ lục C: Các phương pháp
phân tích trong nghiên cứu (trang 37÷42); Phụ lục D: Kết quả thống
kê các thí nghiệm (trang 43÷68).
PHẦN NỘI DUNG LUẬN ÁN
Chương 1: Tổng quan
1.1 Giới thiệu về cây thuốc dòi
Cây thuốc dòi (bọ mắm, rau tía) có tên khoa học Pouzolzia
zeylanica L. Benn hay Pouzolzia indica Gaudich thuộc họ gai
Urticaceae, tên tiếng Anh Graceful Pouzolzsbush, có nguồn gốc từ
vùng nhiệt đới phía Nam châu Á. Hiện nay, cây thuốc dòi có mặt ở
nhiều nước châu Á và một số nơi khác trên thế giới, là loài thân thảo
sống lâu năm, có thể thu hái quanh năm, nhưng tốt nhất vào cuối
mùa khô, thường thu hoạch phần thân cây trên mặt đất, rửa sạch đem
2
hái lấy đọt non làm rau ăn sống hoặc cắt nhỏ, phơi khô sử dụng dần.
Toàn cây được dùng làm thuốc, thường dùng để trị các bệnh: cảm ho
hoặc ho lâu năm, viêm họng, bệnh về phổi, lỵ, viêm ruột, nhiễm
trùng đường tiết niệu, bí tiểu tiện, đau răng, nấm da.
Dịch trích từ cây thuốc dòi có chứa các hợp chất anthocyanin,
flavonoid, polyphenol, tannin, alkaloid, saponin, isoflavone và nhiều
hợp chất khác. Đây là các hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học như:
chống ung thư, chống oxy hóa, tăng cường hệ miễn dịch, giảm các
mối nguy bệnh tim mạch, bệnh đái tháo đường, có tác dụng kháng
khuẩn, kháng nấm.
Hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong thực vật
phụ thuộc vào mùa vụ trồng, thời gian sinh trưởng. Ngoài ra các hợp
chất này cũng rất nhạy cảm với các điều kiện xử lý và chế biến (làm
khô, trích ly, cô đặc, sấy phun).
1.2 Các quá trình công nghệ sử dụng trong nghiên cứu
Phương pháp làm khô bằng cách phơi nắng/sấy có thể làm tổn
thất một vài hợp chất hóa thực vật nếu các điều kiện làm khô không
thích hợp. Sự không ổn định của các hợp chất phenolic từ thực vật có
thể cho thấy tính nhạy cảm của các hợp chất này đối với các phương
pháp làm khô. Tuy nhiên, trong một vài trường hợp, làm khô có thể
thuận lợi hơn trong việc bảo vệ các hợp chất sinh học.
Trích ly là phương pháp thu nhận các hợp chất có hoạt tính sinh
học từ các bộ phận khác nhau của thực vật bằng dung môi chọn lọc.
Thành phần trích ly được rất phức tạp và kém ổn định, hàm lượng
hoạt chất lại thay đổi, vì phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: khí hậu và
những yếu tố về địa lý, chế độ canh tác, bộ phận dùng, giai đoạn sinh
trưởng, mức độ chế biến, hàm ẩm và kích thước, cách bảo quản.
Trong công nghệ thực phẩm dung môi được sử dụng phổ biến là nước,
kế đến là ethanol vì thân thiện với môi trường và ít độc hại.
Cô đặc chân không là quá trình làm bay hơi nước trong thực
phẩm dưới tác dụng của nhiệt nhằm mục đích làm tăng nồng độ chất
khô của thực phẩm. Trong quá trình cô đặc, nguyên liệu đầu vào
luôn ở dạng lỏng và có nồng độ chất khô ban đầu thường dao động
3
trong khoảng 1035%. Sau quá trình cô đặc, sản phẩm thu được
cũng có dạng lỏng và nồng độ chất khô có thể lên đến 80%. Phương
pháp cô đặc chân không tốn nhiều chi phí năng lượng, và ưu điểm
vượt trội của phương pháp là hàm lượng chất khô trong thực phẩm
sau quá trình cô đặc có thể tăng lên rất cao, giữ được tốt hơn hương
vị và các hợp chất sinh học trong sản phẩm.
Sấy phun là một quá trình phổ biến để chuyển nguyên liệu từ
dạng lỏng sang dạng bột cho mục đích bảo quản, dễ dàng tồn trữ,
vận chuyển, phân phối. Quá trình sấy phun thích hợp để sấy các
nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt vì thời gian tiếp xúc nhiệt của sản
phẩm trong máy sấy ngắn. Một thuận lợi nổi trội nhất của sấy phun
là khả năng chế biến được nhiều loại nguyên liệu và thu được sản
phẩm có chất lượng tốt, hàm lượng các hợp chất có ích cho sức khỏe
cao, như hợp chất phenolic, flavonoid, carotenoid, anthocyanin,
tannin. Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bột sấy phun như
nồng độ chất khô của dịch trước khi sấy phun, loại chất trợ sấy, nhiệt
độ sấy, tốc độ dòng nhập liệu, tốc độ dòng không khí sấy.
Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1 Nguyên liệu nghiên cứu
Nguyên vật liệu: Cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L. Benn)
được trồng tại Khu thực nghiệm của Trường Đại học An Giang; các
phụ gia sử dụng như đường sucrose RE (Công ty Đường Biên Hòa);
carboxymethyl cellulose (CMC), maltodextrin DE15, xanthan gum,
k-carrageenan, arabic gum (LD Carlson, Pháp); acid citric và acid
ascorbic (Analar Normapur, Bỉ).
Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu như acid gallic,
quercetin, acid tannic, folin-ciocalteau, folin-denis, DPPH, TPTZ, và
một số hóa chất phân tích khác có xuất xứ từ hãng Sigma/Aldrich,
Mỹ và Merck, Đức hoặc hãng AR, Trung Quốc và Himedia, Ấn Độ.
2.2 Nội dung nghiên cứu
Nội dung 2.1: Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình thu
hoạch và xử lý sau thu hoạch đến hàm lượng các hợp chất có
hoạt tính sinh học trong cây thuốc dòi
4
2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của mùa vụ trồng và thời điểm thu
hoạch đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học
Thí nghiệm được thực hiện trên diện tích đất trồng là 200 m2
tại khu thực nghiệm trường Đại học An Giang. Mỗi lô thí nghiệm 6
m2 và bố trí 3 lô cho một nghiệm thức. Giống thuốc dòi (sử dụng
hom thân đỏ tím) được thu nhận từ hộ dân trồng ở xã Hòa Bình,
huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang. Triển khai trồng vụ 1 với thời gian 4
tháng từ tháng 1÷4 năm 2015 (thuộc mùa nắng, vì mùa nắng được
tính từ tháng 12 của năm trước đến tháng 5 của năm sau) và vụ 2 với
thời gian 4 tháng từ tháng 7÷10 năm 2015 (thuộc mùa mưa, vì mùa
mưa được tính từ tháng 6 đến tháng 11 trong năm). Quy trình trồng,
chăm sóc và bón phân được thực hiện theo một quy trình tham khảo,
khi cây thuốc dòi có thời gian sinh trưởng (30, 45, 60, 75 và 90 ngày
tuổi sau khi trồng) tiến hành thu hoạch nguyên cây. Các thông số
chiều cao, năng suất, hàm ẩm, hàm lượng các hợp chất sinh học
anthocyanin, flavonoid, tannin, polyphenol và khả năng chống oxy
hóa của dịch trích (DPPH, FRAP và AAI) được xác định.
2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy/phơi và kích thước
nguyên liệu đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học
Tiến hành với khối lượng mẫu là 350 g, cây thuốc dòi thu
hoạch với thời gian sinh trưởng tối ưu ở nghiên cứu 2.1.1 được rửa
sạch, sau đó cắt nhỏ với kích thước khoảng 3÷5 cm hoặc để nguyên
cây, nguyên liệu được trải đều lên khay inox (40 x 60 cm), đem sấy
với nhiệt độ khảo sát từ (60÷100oC) trong tủ sấy (Hot-air Sterilizer,
model YCO-010, Đài Loan) tới khi độ ẩm đạt cân bằng và mẫu đối
chứng đem phơi nắng. Sau đó, đem các mẫu đi nghiền thành bột thô
qua lỗ rây đường kính 3 mm, bột được chứa trong bao bì PP và đem
trữ đông, sẵn sàng cho phân tích xác định hàm ẩm, hàm lượng
carotenoids, chlorophyll, anthocyanin, flavonoid, polyphenol, tannin
và khả năng chống oxy hóa dịch trích (DPPH, FRAP và AAI).
2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm ẩm và kích thước nguyên
liệu đến sự thay đổi các hợp chất sinh học theo thời gian bảo quản
Các mẫu cây thuốc dòi được sấy khô với nhiệt độ sấy tối ưu
của nghiên cứu 2.1.2 tới khi độ ẩm đạt 10,5% và một mẫu đạt 13,5%.
5
Sau đó, tiến hành cắt khúc (3÷5 cm) hoặc nghiền thành bột thô qua
lỗ rây đường kính 3 mm, các mẫu được chứa trong bao bì PP và đem
tồn trữ trong túi nhựa màu đen ở điều kiện nhiệt độ phòng. Sau mỗi
tháng tiến hành lấy mẫu phân tích và đánh giá các chỉ tiêu về hàm
lượng các hợp chất sinh học.
Nội dung 2.2: Nghiên cứu chế biến sản phẩm cao dạng lỏng
và bột hòa tan từ cây thuốc dòi
2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hàm lượng
các hợp chất có hoạt tính sinh học
Quá trình trích ly cây thuốc dòi khô bằng nước được thực hiện
với các nhân tố khảo sát trong quá trình trích ly bao gồm: nhiệt độ
(63, 70, 80, 90, 97oC), thời gian (13, 20, 30, 40, 47 phút) và tỷ lệ
dung môi nước/nguyên liệu (17/1, 20/1, 25/1, 30/1, 33/1 v/w). Sử
dụng phương pháp bề mặt đáp ứng từ phần mềm STATGRAPHIC
PLUS XVI để bố trí thí nghiệm và tối ưu hóa các nhân tố. Mỗi nhân
tố được khảo sát với 5 mức độ (-α, -1, 0, +1, +α); với α = ± 1,682.
Thí nghiệm được thiết kế theo kiểu phức hợp trung tâm với mô hình
Central Composite Design 23 + star. Tổng số mẫu thí nghiệm: 20
mẫu bao gồm 6 lần lặp lại ở điểm trung tâm. Thiết bị trích ly sử dụng
có dung tích 10 lít, có cánh khuấy, bộ điều khiển nhiệt. Mỗi mẫu
trích ly được thực hiện 5 lít. Sau đó tiến hành lọc qua vải lọc cotton
và giấy lọc (Whatman’s No.1); tiến hành phân tích độ hấp thu màu
Abs, chất khô hòa tan và hàm lượng các hợp chất sinh học.
2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung acid citric,
carboxymethyl cellulose (CMC) và oBrix của dung dịch đến giá trị
cảm quan và hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học
Quá trình phối chế dịch trích có ảnh hưởng rất lớn đến giá trị
cảm quan về màu sắc, mùi vị và trạng thái của sản phẩm cao cũng
như độ bền của các hoạt chất sinh học. Vì thế các nhân tố khảo sát
trong quá trình phối chế gồm: lượng acid citric (0,1÷0,5%), chất khô
hòa tan (12÷28oBrix) và CMC bổ sung (0,1÷0,5%). Bố trí thí nghiệm
tương tự như ở mục 2.2.1. Mỗi mẫu thí nghiệm 15 lít dịch trích
thuốc dòi với điều kiện trích ly tối ưu ở nghiên cứu 2.2.1. Tiến hành
6
cô đặc ở độ chân không 600 mmHg trong thời gian 40 phút. Các chỉ
tiêu cảm quan và hóa lý của sản phẩm được xác định.
2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình cô đặc chân không
đến giá trị cảm quan và hàm lượng các hợp chất sinh học
Trong quá trình cô đặc chân không, áp suất và thời gian cô đặc
là hai thông số có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Vì thế,
thí nghiệm được bố trí với hai nhân tố gồm: Độ chân không (550,
600, 650 mmHg) và thời gian cô đặc (30, 35, 40 phút). Sử dụng
phương pháp bề mặt đáp ứng để bố trí và tối ưu hóa các biến. Mỗi
nhân tố được khảo sát với 3 mức độ (-1, 0, +1). Thí nghiệm được
thiết kế theo kiểu phức hợp trung tâm với mô hình (3-level factorial
design: 32). Tổng số mẫu thí nghiệm: 13 mẫu gồm 5 lần lập lại ở
điểm tâm. Các bước thực hiện tương tự như mục 2.2.2.
2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của loại gum, tỷ lệ maltodextrin và
tỷ lệ gum bổ sung đến các tính chất lý hóa của sản phẩm
Quá trình phối chế chất mang như maltodextrin và các loại
gum vào dịch trích thuốc dòi trước khi sấy phun có ảnh hưởng rất
lớn các đặc tính lý hóa của sản phẩm (như hàm ẩm, kích thước hạt,
hàm lượng các hợp chất sinh học). Vì thế các nhân tố được khảo sát
gồm loại gum (arabic, xanthan và carrageenan), tỷ lệ maltodextrin bổ
sung (5÷15%), tỷ lệ gum bổ sung (0,06÷0,1%). Bố trí thí nghiệm
tương tự như mục 2.2.3 cho từng loại gum. Mỗi mẫu thí nghiệm
được thực hiện với 1 lít dịch trích thuốc dòi. Tiến hành sấy phun với
nhiệt độ 180oC, tốc độ dòng nhập liệu 18 rpm. Các đặc tính hóa lý
của bột sấy phun được xác định.
2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun và mức độ
dòng nhập liệu đến giá trị cảm quan, chất lượng sản phẩm
Trong thí nghiệm này, nhân tố khảo sát trong quá trình sấy
gồm nhiệt độ không khí sấy (170÷190oC) và mức độ dòng nhập liệu
(16÷20 rpm). Các điều kiện khác của quá trình sấy được cố định. Thí
nghiệm được bố trí tương tự như mục 2.2.3. Mỗi mẫu thí nghiệm
được thực hiện với 1 lít dịch trích thuốc dòi. Tiến hành sấy phun với
7
nhiệt độ, tốc độ dòng nhập liệu như bố trí. Các đặc tính hóa lý của
bột sấy phun được xác định.
2.2.6 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ đường sucrose và acid
ascorbic phối trộn đến giá trị cảm quan của sản phẩm
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với hai nhân tố:
đường sucrose (10, 15, 20%) và acid ascorbic (0,05; 0,1; 0,15%) với ba
lần lặp lại. Bột thuốc dòi thu nhận sau khi sấy phun với các điều kiện tối
ưu của mục 2.2.4 và 2.2.5 được phối trộn đường và acid ascorbic như
bố trí, sau đó pha trong nước nóng 70oC, thu được dịch trà thuốc dòi.
Mức độ chấp nhận và tính chất vật lý của dịch trà được xác định.
2.2.7 Theo dõi sự thay đổi hàm lượng các hợp chất sinh học của
sản phẩm cao lỏng và bột hòa tan thưốc dòi trong quá trình bảo quản
Cao thuốc dòi được chứa trong keo thủy tinh (250 ml), được
bảo quản ở nhiệt độ phòng và ở nhiệt độ lạnh (ngăn mát của tủ lạnh).
Đối với bột thuốc dòi được đựng trong hộp nhựa (100g) và bảo quản
ở nhiệt độ phòng. Sau mỗi tháng lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu hóa
lý của sản phẩm.
Nội dung 2.3: Phân tích các đặc tính chức năng và khả
năng thương mại hóa của sản phẩm
2.3.1 Xác định khả năng chống oxy hóa của sản phẩm
2.3.2 Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn và tác dụng theo hướng
điều trị bệnh đường hô hấp
2.3.3 Bước đầu khảo sát mức độ chấp nhận của người tiêu
dùng đối với sản phẩm
2.3 Phương pháp phân tích
Luận án sử dụng phương pháp quang phổ so màu (UV-VIS) để
định lượng anthocyanin, flavonoid, polyphenol, tannin, carotenoid và
chlorophyll; xác định khả năng chống oxy hóa thông qua phương pháp
DPPH, FRAP, AAI; xác định chỉ số hóa nâu không enzyme (NEB); sử
dụng kỹ thuật chụp SEM để xác định kích thước hạt bột sấy phun. Sử
dụng phương pháp hồi quy logistic, mô tả cho điểm và thang điểm
8
Hedonic để xác định các chỉ tiêu cảm quan. Sử dụng thiết bị
Colorimetter để xác định các thông số màu sắc (L, a, b và E)
2.4 Phương pháp xử lý số liệu
Sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng để bố trí và tối ưu hóa các
thông số thí nghiệm. Kết quả tối ưu của thí nghiệm trước được làm cơ sở
cho việc bố trí các thí nghiệm sau. Thí nghiệm được thiết kế theo kiểu
phức hợp điểm tâm (Central composite design 23+star) và (3-level factorial
design: 32) bằng phần mềm thống kê STATGRAPHIC PLUS XVI.
Mức độ phù hợp của mô hình dự đoán được đánh giá thông qua hệ
số xác định tương quan R2 và giá trị P của Lack of fit. Phương trình tối ưu
hóa bề mặt đáp ứng của các thí nghiệm có dạng chung (phương trình 2.1).
Y o ik1 i X i ik1 ii X i2 ik11 kj 2 ij X i X j
(2.1)
i j
Trong đó: Y - chỉ tiêu cần thu nhận; β0 - hằng số; βi - hệ số tuyến tính; βii - hệ
số bình phương; βij - hệ số tương tác; Xi, Xj - các biến khảo sát.
Các kết quả thu được trong các thí nghiệm và thử nghiệm được
biểu thị bằng số trung bình Mean±SD.Bên cạnh đó, phần mềm
Microsoft Excel cũng được sử dụng để tính toán và vẽ các đồ thị; sử
dụng phần mềm STATGRAPHIC PLUS XVI phân tích phương sai
ANOVA, kiểm tra mức độ khác biệt ý nghĩa của các nghiệm thức
thông qua LSD (độ khác biệt nhỏ nhất) với mức độ tin cậy thấp nhất
95%. Giá trị STD được tính theo công thức:
(2.2)
Trong đó: n - số lần lặp lại ; Xi - lần phân tích thứ i; X - giá trị trung bình
Chương 3: Kết quả và thảo luận
3.1 Ảnh hưởng của quá trình thu hoạch và xử lý sau thu hoạch
đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong cây
thuốc dòi
9
3.1.1 Ảnh hưởng của mùa vụ trồng và thời điểm thu hoạch đến
hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học
Kết quả trình bày ở Hình 3.1, 3.2 và 3.3 cho thấy cây thuốc dòi
được trồng trong mùa nắng có chứa các hợp chất sinh học cao hơn
mùa mưa; các hợp chất có giá trị cao trong giai đoạn 30-60 ngày
tuổi, giảm mạnh ở 75 ngày tuổi nhưng sau đó có khuynh hướng tăng
nhẹ ở 90 ngày tuổi. Tuy nhiên, năng suất thu hoạch thì ngược lại. Do
đó, hiệu quả thu nhận hợp chất sinh học và hoạt động chống oxy hóa
cao khi cây thuốc dòi ở giai đoạn 45÷60 ngày tuổi sau khi trồng.
1,5
Năng suất (tấn/1000 m2)
Năng suất (tấn/1000 m2)
2,4
2,0
1,43c
1,6
1,2
1,54d
1,47cd
1,23b
0,93a
0,8
0,4
0,0
1,38b
1,4
1,25a
1,3
1,2
1,1
1,0
30
45
60
75
90
Mùa nắng
Thời gian sinh trưởng (ngày)
Mùa mưa
Mùa vụ trồng
(a)
(b)
70
50,67a
60
48,05b
Hàm lượng anthocyanin
(mgCE/100g FW)
Hàm lượng anthocyanin
(mgCE/100g FW)
Hình 3.1: Năng suất thu hoạch cây thuốc dòi theo thời gian sinh trưởng (a),
theo mùa vụ trồng (b)
44,66c
50
35,53d
30,55e
40
30
20
10
30
60
49,91a
50
40
33,87b
30
20
10
0
Mùa nắng
45
60
75
90
Thời gian sinh trưởng (ngày)
(a)
(b)
Polyphenol
(mgGAE/g FW)
Tannin
(mgTAE/g FW)
Hàm lượng hợp chất sinh học
Hàm lượng hợp chất sinh học
Flavonoid
(mgQE/g FW)
8
6
4,99a
4,51b
5,18a
3,98c
4,34b
4
3,48b
3,97a
2,29a
3,55b
3,52b
2,93c
2,11b
1,59d
2
2,2ab
1,97c
0
30
Mùa mưa
Mùa vụ trồng
45
60
75
Thời gian sinh trưởng (ngày)
Mùa nắng
8
6
Mùa mưa
5,19a
4,01b
4
3,70a
3,29b
2,20a
1,86b
2
0
90
Flavonoid
Polyphenol
Tannin
(mgQE/g FW) (mgGAE/g FW) (mgTAE/g FW)
(c)
(d)
Hình 3.2: Hàm lượng anthocyanin (a, b) và flavonoid, polyphenol và tannin (c, d)
trung bình theo thời gian sinh trưởng và mùa vụ trồng
10
5,67a
6
5,50a
Chỉ số chống oxy hóa AAI
Chỉ số chống oxy hóa AAI
8
4,95b
4,96b
4
3,89c
2
30
45
60
75
8
6
5,48a
4,50b
4
2
0
Mùa nắng
90
Mùa mưa
Mùa vụ trồng
Thời gian sinh trưởng (ngày)
84,26
80
60
74,12
65,4
(b)
FRAP (mMFeSO4/g FW)
83,7
Hoạt động chống oxy hóa
Hoạt động chống oxy hóa
(a)
DPPH (%)
100
77,03
68,21
72,66
70,54
67,17
59,52
40
30
45
60
75
Thời gian sinh trưởng (ngày)
90
Mùa nắng
100
82,36a
80
72,56b
70,19a
63,93b
60
40
DPPH (%)
(c)
Mùa mưa
FRAP (mM FeSO4/g FW)
(d)
Hình 3.3: Hàm lượng anthocyanin (a, b) và flavonoid, polyphenol và tannin (c, d)
trung bình theo thời gian sinh trưởng và mùa vụ trồng
3.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy/phơi và kích thước nguyên
liệu đến sự khử nước và các đặc tính chất lượng của cây thuốc dòi
Kết quả nghiên cứu được thể hiện ở Hình 3.4, Bảng 3.1 cho thấy
khả năng thoát ẩm trong thời gian sấy ban đầu của mẫu cắt khúc (CK)
chậm hơn mẫu nguyên cây (NC), tuy nhiên lại nhanh hơn ở giai đoạn sau
và đạt hàm ẩm cuối thấp hơn. Khi nâng cao nhiệt độ sấy từ 60-100oC thời
gian sấy được rút ngắn từ 720 xuống 230 phút. Hàm lượng các hợp chất
sinh học và hoạt động chống oxy hóa bị giảm đi nhiều nhất ở mẫu sấy
70-80oC. Cây thuốc dòi được làm khô ở dạng NC duy trì các hợp chất
sinh học, hoạt động chống oxy hóa tốt hơn dạng CK. Ngoài ra, nghiên
cứu còn phân tích động học của sự phân hủy nhiệt các hợp chất sinh học,
kết quả cho thấy hằng số tốc độ phân hủy (k) các hợp chất sinh học tăng
theo nhiệt độ sấy, có sự khác biệt giữa kích thước nguyên liệu đem sấy,
năng lượng hoạt hóa (Ea) cho sự phân hủy các hợp chất anthocyanin,
flavonoid, polyphenol và tannin dao động trong khoảng 28,07÷46,37
kJ/mol và tuân theo mô hình động học bậc nhất trong khoảng khảo sát.
Nhiệt độ sấy 60oC hoặc phơi nắng duy trì tốt các đặc tính của nguyên liệu
thuốc dòi và được lựa chọn làm thông số cho các nghiên cứu tiếp theo.
11
(a)
(b)
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự giảm ẩm của nguyên liệu thuốc dòi trong quá trình
sấy ở dạng (a) nguyên cây-NC và (b) cắt khúc-CK
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ và kích thước nguyên liệu đến hàm lượng
các hợp chất sinh học và hoạt động chống oxy hóa của cây thuốc dòi khô
Anthocyanin
Flavonoid
(mgCE/100g) (mgQE/g)
22,68a
Nguyên cây
5,30a
b
Cắt khúc
17,69
4,91b
Phơi/nhiệt độ sấy
Anthocyanin
Flavonoid
(oC)
(mgCE/100g) (mgQE/g)
Phơi nắng
37,54a
5,68a
b
60
35,87
5,83a
c
70
22,39
4,76bc
d
80
9,35
4,52c
e
90
8,31
4,85bc
e
7,64
100
4,98b
FRAP
Dạng nguyên
DPPH
AAI
liệu
(%)
(MFeSO4/g)
7,95a
Nguyên cây
64,89a
85,30a
b
b
7,31
Cắt khúc
62,50
82,91b
FRAP
Phơi/nhiệt độ
DPPH
AAI
sấy (oC)
(%)
(MFeSO4/g)
8,62a
Phơi nắng
66,37ab
87,31a
a
a
60
8,52
66,80
88,35a
c
c
70
6,48
59,46
80,97c
c
c
80
6,57
60,42
79,73c
b
ab
90
7,67
64,82
84,41b
ab
b
100
7,93
64,31
83,87b
Dạng nguyên liệu
Polyphenol
(mgGAE/g)
10,35a
9,43b
Polyphenol
(mgGAE/g)
12,00a
11,67a
8,17d
8,41d
9,14c
9,97b
Chlorophyl
a (mg/g)
0,455a
0,429b
Chlorophyl
(mg/g)
0,468a
0,467a
0,447b
0,440b
0,428c
0,402d
Tannin
(mgTAE/g)
6,78a
6,22b
Tannin
(mgTAE/g)
7,10a
7,25a
5,86c
5,92c
6,15bc
6,70ab
Carotenoid
(mg/g)
1,714a
1,627b
Carotenoid
(mg/g)
1,663c
1,644c
1,492d
1,609c
1,757b
1,859a
Ghi chú:Các trung bình nghiệm thức mang các ký tự khác nhau trong cùng một cột thể hiện
sự khác biệt có ý nghĩa thống kê P0,01.
12
3.1.3 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến sự thay đổi hàm
lượng các hợp chất sinh học trong nguyên liệu thuốc dòi khô
Kết quả trình bày ở Hình 3.5 cho thấy hàm lượng các hợp chất
sinh học đều suy giảm sau 12 tháng bảo quản ở điều kiện nhiệt độ
phòng. Trong đó, hàm lượng anthocyanin trong các mẫu có sự tổn thất
nhiều nhất 68,21÷83,48%; kế đến là tannin 33,88÷64,81%; flavonoid
từ 38,04÷56,68% và polyphenol từ 30,42÷55,68%.
8
CK1
50
CK2
B1
B2
Hàm lượng flavonoid
(mgQE/g)
Hàm lượng anthocyanin
(mgCE/100g)
60
40
30
20
10
CK1
7
B1
B2
5
4
3
2
1
0
0
0
2
4
6
8
10
12
14
0
2
Thời gian bảo quản (tháng)
4
6
8
10
12
14
Thời gian bảo quản (tháng)
(a)
(b)
10
18
CK1
15
CK2
B1
CK1
B2
Hàm lượng tannin
(mgTAE/g)
Hàm lượng polyphenol
(mgGAE/g)
CK2
6
12
9
6
3
CK2
B1
B2
8
6
4
2
0
0
0
2
4
6
8
10
Thời gian bảo quản (tháng)
(c)
12
14
0
2
4
6
8
10
12
14
Thời gian bảo quản (tháng)
(d)
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn sự tổn thất hàm lượng anthocyanin (a), flavonoid (b),
polyphenol (c) và tannin (d) của các mẫu sau 12 tháng bảo quản
3.2 Nghiên cứu chế biến sản phẩm từ cây thuốc dòi
3.2.1 Ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hàm lượng các hợp
chất sinh học, độ hấp thu màu Abs và chất khô hòa tan
Kết quả nghiên cứu cho thấy các thông số trích ly (nhiệt độ, thời
gian và tỷ lệ nước/thuốc dòi) đều có ảnh hưởng theo mô hình bậc 2
đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học (anthocyanin,
flavonoid, polyphenol và tannin) trong dịch trích ly thu được. Khi
nhiệt độ và thời gian trích ly tăng thì hàm lượng các hợp chất sinh học
13
có khuynh hướng tăng, tuy nhiên tăng tới điểm tối ưu và sau đó có
khuynh hướng giảm đi. Trong khi đó, tỷ lệ nước/nguyên liệu trích ly
tăng thì hàm lượng các hợp chất sinh học có khuynh hướng tăng và
tăng tới điểm tối ưu sau đó cân bằng hoặc giảm nhẹ. Khi nhiệt độ,
thời gian và tỷ lệ nước/thuốc dòi trích ly tăng thì độ hấp thu màu sắc
của dịch trích ly và hàm lượng chất khô hòa tan tăng. Qua phân tích
ANOVA, cho thấy các mô hình dự đoán các hàm mục tiêu có hệ số
xác định tương quan R2 và giá trị P của Lack of fit đều lớn hơn 0,05.
Sự tương thích giữa số liệu dự đoán và thực nghiệm cũng rất cao với
R20,0981. Kết quả tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng tìm
được thông số chung cho quá trình trích ly là 81,17oC, trong 30,10
phút và tỷ lệ nước/thuốc dòi 26,86/1 (v/w) (Hình 3.6).
(a)
(b)
Hình 3.6: Đồ thị contour thể hiện sự tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng
theo nhiệt độ và thời gian (a), theo nhiệt độ và tỷ lệ nước/thuốc dòi (b)
(trong đó có 1 nhân tố được cố định ở điểm tâm)
Các thông số tối ưu tìm được từ mô hình dự đoán được tiến hành
kiểm định lại và kết quả cho thấy ở nhiệt độ trích ly 81oC, trong thời
gian 30 phút với tỷ lệ nước/thuốc dòi 27/1 (v/w) thì giá trị của các hàm
mục tiêu quan trọng như anthocyanin, flavonoid, polyphenol, tannin
phân tích/dự đoán lần lượt là 22,46/23,39 mgCE/100g; 566,6/563
mgQE/100g; 904/921 mgGAE/100g; 654/643 mg/100g DM.
3.2.2 Ảnh hưởng của quá trình phối chế chất điều vị và tạo độ nhớt
đến hàm lượng các hợp chất sinh học và giá trị cảm quan của sản phẩm
Tương tự, nghiên cứu ở mục 3.2.1. Kết quả nghiên cứu này cho
thấy các hợp chất sinh học sẽ được duy trì tốt trong sản phẩm khi có
sự cân đối giữa hàm lượng chất tạo mạng gel CMC và các chất hỗ trợ
như đường sucrose và acid citric. Bên cạnh đó, các hợp chất
anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin thường chứa nhiều
nhóm -OH phenol trong cấu tạo phân tử do đó có khả năng liên kết
14
với nhau hoặc với các hợp chất như đường để tạo thành dạng
glycoside ổn định. Kết quả phân tích thống kê ANOVA cho thấy các
mô hình dự đoán cho các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm có hệ số xác
định tương quan R2 0,976 và giá trị P cho Lack of fit 0,0717. Kết
quả tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng đã tìm được thông số
phối chế chung là 0,307% acid citric, 19,437oBrix và 0,281% CMC.
Ngoài ra, kết quả phân tích cảm quan bằng phương pháp hồi quy
logistic cho thấy sự tương quan giữa tỷ số khả dĩ với hàm lượng acid
citric, oBrix và CMC phối chế vào dịch trích với khả năng chấp nhận
sản phẩm (tỷ số Odd) cao nhất đạt được là 0,284%, 21,5oBrix và
0,29% lần lượt (Hình 3.7). Kết quả được chọn cho nghiên cứu tiếp
theo là 0,29% acid citric, 20oBrix và 0,29% CMC.
(b)
(a)
Hình 3.7: Tương quan giữa tỷ số khả dĩ với oBrix và CMC (a) và acid citric và
o
Brix (b) của sản phẩm nước thuốc dòi cô đặc, trong đó có một
nhân tố được giữ ở điểm tâm
3.2.3 Ảnh hưởng của quá trình cô đặc chân không đến hàm lượng
các hợp chất có hoạt tính sinh học và giá trị cảm quan của sản phẩm
Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng các hợp chất hầu hết
đều giảm khi giảm độ chân không từ 650÷550 mmHg, tương ứng với
sự gia tăng nhiệt độ cô đặc từ 60÷70oC. Tuy nhiên, thời gian cô đặc
có ảnh hưởng theo mô hình bậc hai không rõ ràng lên hàm lượng các
hợp chất sinh học. Khi dịch trích thuốc dòi được cô đặc ở độ chân
không 550 mmHg (70±2oC), thời gian cô đặc có sự ảnh hưởng đáng
kể hơn khi cô đặc ở độ chân không 650 mmHg (60±2oC). Kết quả tối
ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng đã tìm được thông số cô đặc
chung là 618,469 mmHg và 32,713 phút, chất khô hòa tan đạt được
45oBrix, duy trì được các hợp chất sinh học cao nhất (Hình 3.8). Tuy
nhiên, kết quả ghi nhận cảm quan của 13 mẫu nghiên cứu với điều
kiện cô đặc khác nhau thì có 3 mẫu được cho là đạt yêu cầu về độ
15
sánh đặc của sản phẩm cao lỏng (oBrix từ 50÷60) là các mẫu được cô
đặc ở 550 mmHg trong 30 phút; 600 mmHg trong 35 phút và 600
mmHg trong 40 phút. Kết quả đánh giá cảm quan (Hình 3.9) cho
thấy mẫu được cô đặc ở 600 mmHg trong thời gian 40 phút được yêu
thích nhất và chất khô hòa tan cuối đạt được là 60oBrix. Hàm lượng
anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin lần lượt là 2,85
mgCE/100g; 3,81 mgQE/g; 8,05 mgGAE/g và 6,12 mgTAE/g DM.
7,22a
6,33b
6,56ab
Mức độ ưa thích
Màu sắc
8
7
6
5
4
3
2
1
0
3,82a
3,79a
3,46b
Mùi vị
3,93a
3,38b
4,06a
3,71b
3,91a
4,08a
Trạng thái
Mẫu 1
Hình 3.8: Đồ thị contour thể hiện sự tối ưu
hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng theo áp
suất và thời gian cô đặc khác nhau
Mẫu 2
Mẫu 3
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn điểm
cảm quan trung bình của 3 mẫu
được ghi nhận đạt yêu cầu/13 mẫu
3.2.4 Ảnh hưởng của quá trình phối chế chất mang đến hàm
lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong sản phẩm
Kết quả nghiên cứu trình bày ở Bảng 3.2 và Hình 3.10 và 3.11
cho thấy khi kết hợp maltodextrin và 3 loại gum (arabic, carrageenan
và xanthan) trong quá trình sấy phun dịch trích thuốc dòi, bột sản
phẩm thu được có các đặc tính lý hóa như kích thước hạt, chỉ số hóa
nâu không enzyme (NEB), hàm ẩm, hoạt độ nước, giá trị màu sắc (L,
a, b và E) và hàm lượng các hợp chất sinh học (anthocyanin,
flavonoid, polyphenol và tannin) khác nhau. Sự kết hợp maltodextrin
và arabic được xem là tối ưu nhất.
Arabic
Carrageenan
Xanthan
Hình 3.10: Hình chụp SEM của các mẫu bột sấy phun với 3 loại gum khác nhau
16
- Xem thêm -
.PDF 
28 
604 
130 
