Tài liệu Nghiên cứu điều kiện công nghệ thu nhận lycopene từ cà chua có sử dụng chế phẩm enzyme

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- VŨ PHƢƠNG NAM NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ THU NHẬN LYCOPENE TỪ CÀ CHUA CÓ SỬ DỤNG CHẾ PHẨM ENZYME Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : 1. PGS.TS PHẠM THU THỦY 2. TS. TRƢƠNG HƢƠNG LAN HÀ NỘI – NĂM 2018 Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, em xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Thu Thủy, Bộ môn công nghệ sinh học, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội; TS. Trƣơng Hƣơng Lan, Bộ môn Thực phẩm và Dinh dƣỡng, Viện Công nghiệp Thực phẩm đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành cảm ơn tới các cán bộ của Bộ môn Thực phẩm và Dinh dƣỡng, Viện Công nghiệp Thực phẩm đã động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Em xin cảm ơn tới các thầy cô giáo và cán bộ công tác tại Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập tại trƣờng. Em cũng xin cảm ơn gia đình và bạn bè, những ngƣời luôn luôn bên cạnh động viên, khích lệ, giúp em vƣợt qua những khó khăn trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội ngày 28 tháng 3 năm 2018 Học viên Vũ Phương Nam Vũ Phương Nam Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Kết quả của luận văn này là kết quả nghiên cứu của tôi đƣợc thực hiện tại Viện Công nghiệp Thực phẩm. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin đƣợc đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn. Hà Nội ngày 27 tháng 3 năm 2018 Học viên Vũ Phương Nam Vũ Phương Nam Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 PHẦN 1: TỔNG QUAN .............................................................................................3 1.1. LYCOPENE......................................................................................................3 1.1.1. Tính chất vật lý và hóa học ........................................................................3 1.1.2. Tính chất sinh học ......................................................................................4 1.1.3. Vai trò của Lycopene trong cơ thể con ngƣời ............................................5 1.1.4. Nguồn cung cấp Lycopene .........................................................................7 1.2. CÀ CHUA.........................................................................................................9 1.2.1. Một số giống cà chua ở Việt Nam ..............................................................9 1.2.2. Thành phần hóa học và cấu trúc của quả cà chua ....................................10 1.2.3. Sự phân bố Lycopene trong cà chua ........................................................13 1.3. MỘT SỐ KỸ THUẬT TRÍCH LY CÁC HOẠT CHẤT SINH HỌC TỪ THỰC VẬT ........................................................................................................14 1.3.1. Kỹ thuật trích ly bằng dung môi ...............................................................14 1.3.2. Vai trò bổ sung các chế phẩm enzyme trong trích ly các hoạt chất sinh học từ thực vật ....................................................................................................16 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÍCH LY LYCOPENE TỪ CÀ CHUA .......18 1.4.1. Trích ly Lycopene từ cà chua bằng dung môi ..........................................18 1.4.2. Ứng dụng các chế phẩm enzyme xử lý cà chua để trích ly Lycopene .....20 1.5. Một số phƣơng pháp thu nhận sản phẩm chứa hoạt chất sinh học ..............22 1.5.1. Phƣơng pháp cô đặc dịch chiết .................................................................22 1.5.2. Phƣơng pháp kết tinh................................................................................24 Vũ Phương Nam Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1.6. Tình hình sản xuất các sản xuất các sản phầm giàu Lycopene ......................24 PHẦN 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................27 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU ....................................................................................27 2.1.1. Nguyên liệu ..............................................................................................27 2.1.2. Thiết bị .....................................................................................................27 2.1.3. Hóa chất ..................................................................................................28 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................28 2.2.1. Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện xử lý nguyên liệu cà chua bằng chế phẩm enzyme ......................................................................................................28 2.2.2. Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện thích hợp trích ly Lycopene bằng dung môi ............................................................................................................................30 2.2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu lựa chọn các thông số cô đặc chân không thích hợp 31 2.2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu điều kiện kết tinh Lycopene. ...........................32 2.2.5. Phƣơng pháp thu nhận chế phẩm bằng sấy chân không...........................34 2.3. Các phƣơng pháp phân tích ............................................................................34 2.3.1. Phƣơng pháp đo pH ..................................................................................34 2.3.2. Phƣơng pháp xác định độ ẩm ...................................................................35 2.3.3. Các phƣơng pháp xác định Lycopene ......................................................35 PHẦN 3 - KẾT QUẢ VÀO THẢO LUẬN ..............................................................37 3.1. NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ TÁCH CHIẾT LYCOPENE TỪ CÀ CHUA ..............................................................................37 3.1.1. Nghiên cứu xử lý nguyên liệu cà chua bằng chế phẩm enzyme ..............37 3.1.2. Nghiên cứu các điều kiện tách chiết Lycopene từ Paste cà chua sau khi xử lý enzyme ......................................................................................................45 3.2. NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ THU NHẬN CHẾ PHẨM LYCOPENE .......................................................................................................51 3.2.1. Nghiên cứu các điều kiện thu hồi dịch Lycopene cô đặc .........................51 3.2.2. Nghiên cứu các điều kiện kết tinh Lycopene ...........................................52 3.2.3. Nghiên cứu các điều kiện thu hồi tinh thể Lycopene ...............................58 Vũ Phương Nam Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 3.3. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM .......................62 PHẦN 4. KẾT LUẬN ...............................................................................................64 KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................65 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................66 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 72 Vũ Phương Nam Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên đầy đủ Từ viết tắt BBC British Broadcasting Corporation Thông tấn xã quốc gia Anh DNA Deoxyribonucleic acid TNF-α Tumor necrosis factor α Yếu tố hoại tử khối u α IL ICAM-1 Interleukin Intecellular adhesion molecule 1 Phân tử gắn kết các tế bào nhóm 1 ROS Reactive oxygen species Gốc tự do oxy hóa EC 50 Half maximal effective concentration Nồng độ hiệu quả trung bình BHT Vũ Phương Nam Butylated hydroxytoluene Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG TÊN BẢNG Trang Bảng 1.1. Tính chất vật lý của Lycopene 4 Bảng 1.2. Hàm lƣợng Lycopene trong một số loại rau quả 7 Bảng 1.3. Hàm lƣợng Lycopene trong cà chua và 1 số sản phẩm chế biến từ cà chua 8 Bảng 1.4. Thành phần hóa học của cà chua 11 Bảng 1.5. Hàm lƣợng Lycopene ở thời kỳ chín đỏ của một số giống cà chua 14 Bảng 2.1. Hằng số riêng và bƣớc sóng cực đại của các dung môi 34 Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của loại dung môi tới hiệu quả kết tinh Lycopene từ cà chua 52 Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy tới hiệu quả sấy tinh thể Lycopene 58 Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của áp suất chân không tới hiệu quả sấy tinh thể Lycopene 60 Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của thời gian sấy tới hiệu quả sấy tinh thể Lycopene 61 Bảng 3.5. Các chỉ tiêu lý hóa của chế phẩm Lycopene 50% 62 Vũ Phương Nam Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC HÌNH TÊN HÌNH Trang Hình 1.1 Cấu trúc của Lycopene 3 Hình 1.2. Sơ đồ cơ chế hấp thụ Lycopene trong cơ thể ngƣời 4 Hình 1.3. Một số giống cà chua ở Việt Nam 10 Hình 1.4. Cấu trúc tế bào thực vật 12 Hình 1.5. Mặt cắt ngang của cà chua 12 Hình 3.1. Ảnh hƣởng của thời gian tới hàm lƣợng Lycopene trích ly từ cà chua 41 Hình 3.2. Ảnh hƣởng của các dung môi đến hiệu suất trích ly Lycopene 43 Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu tới hiệu suất trích Lycopene 44 Hình 3.4. Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất trích ly Lycopene 45 Hình 3.5. Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất trích ly Lycopene 46 Hình 3.6. Ảnh hƣởng của số lần trích ly tới hiệu suất trích ly Lycopene 47 Hình 3.7. Ảnh hƣởng của nhiệt độ và áp suất cô đặc tới tỷ lệ Lycopene còn lại sau cô đặc 49 Hình 3.8. Ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi : nhựa dầu Oleoresin tới hiệu quả kết tinh Lycopene 51 Hình 3.9. Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy tới hiệu quả kết tinh Lycopene 52 Hình 3.10. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới hiệu quả kết tinh Lycopene 53 Hình 3.11. Ảnh hƣởng của thời gian tới hiệu quả kết tinh Lycopene 54 Vũ Phương Nam Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Lycopene là một hydrocarbon tetraterpenic (C40) có chứa 11 liên kết đôi liên hợp tuyến tính, chịu trách nhiệm cho màu đỏ đậm và đặc tính chống oxy hóa mạnh của quả cà chua chín [52]. Khả năng vô hiệu hóa các oxy nguyên tử của Lycopene gấp 2 lần β-carotene và cao hơn gấp 10 lần so với α-tocopherol, do đó Lycopene có tác dụng chống lại các bệnh ung thƣ, xơ vữa động mạch và các bệnh liên quan đến động mạch vành. Lycopene có nhiều trong các loại thực phẩm nhƣ cà chua, gấc, dƣa hấu, bƣởi đỏ và ổi đào… Lycopene có thể đƣợc trích ly từ cà chua bằng cách dùng môi hữu cơ nhƣ hexane, acetone, ethanol, chloroform, petroleum, ether, tetrahydrofuran. Một số nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng, Lycopene có thể đƣợc trích ly bằng cách sử dụng một số phƣơng pháp khác nhƣ: trích ly có sự hỗ trợ của sóng siêu âm; quá trình trích ly với sự hỗ trợ của vi sóng/siêu âm, trích ly bằng phƣơng pháp CO2 lỏng siêu tới hạn, phƣơng pháp trích ly có sự hỗ trợ của enzyme. Để hạn chế tối đa việc sử dụng các dung môi hữu cơ, trích ly sử dụng enzyme là lựa chọn khả thi và thân thiện với môi trƣờng “xanh”. Các enzyme có hoạt tính cellulolytic, hemicellulolytic và pectinolytic, có khả năng phân cắt mạng lƣới cellulose, hemicellulose và pectin trong cấu trúc thành thực vật của cà chua. Vì thế làm tăng sự thâm nhập của dung môi và sự hòa tan Lycopene đã xuất hiện ngay khi các hợp chất polysaccharide của thành tế bào bị các enzyme phân cắt [5], dẫn đến hiệu suất của quá trình trích ly tăng lên. Lycopene từ cà chua đã đƣợc thế giới công nhận là an toàn và đƣợc phép sử dụng trong các loại sản phẩm thực phẩm và dƣợc phẩm. Theo dự báo của BBC, tháng 9 năm 2011, thị trƣờng toàn cầu đối với Lycopene ở cả dạng chất màu phụ gia thực phẩm và chất bổ sung dinh dƣỡng tăng từ 66 triệu Đô la Mỹ (USD) năm 2010 lên 84 triệu USD năm 2018. Tuy nhiên, Việt Nam vẫn chƣa sản xuất đƣợc các chất màu đỏ Lycopene từ cà chua để làm phụ gia thực phẩm và dƣợc phẩm trong khi đó nguồn nguyên liệu cà chua của nƣớc ta là khá lớn. Việc tạo ra các sản phẩm màu đỏ ở Việt Nam là rất có ý nghĩa cho việc bảo vệ sức khỏe ngƣời tiêu dùng, trong bối Vũ Phương Nam 1 Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cảnh chúng ta không kiểm soát đƣợc việc sử dụng các chất màu có nguồn gốc hóa học tổng hợp độc hại trong chế biến thực phẩm hiện nay. Ở Việt Nam, cà chua đƣợc trồng gần nhƣ quanh năm trên cả nƣớc với sản lƣợng lớn và giá cả hợp lý. Năm 2012 diện tích trồng cà chua cả nƣớc đạt xấp xỉ 24 nghìn ha, sản lƣợng đạt khoảng 617 nghìn tấn. Trong những năm gần đây, một số sản phẩm chế biến từ cà chua nhƣ: cà chua đóng hộp nguyên quả, nƣớc cà chua cô đặc, tƣơng cà chua, mứt cà chua... đã đƣợc sản xuất trong nƣớc, nhƣng nhìn chung sản phẩm chƣa đa dạng và chƣa tƣơng xứng với tiềm năng của cây cà chua Việt Nam. Do đó, vấn đề ‘‘Nghiên cứu điều kiện công nghệ thu nhận Lycopene từ cà chua có sử dụng chế phẩm enzyme” không chỉ tạo ra một công nghệ sản xuất thân thiện với môi trƣờng mà còn là tiền đề để tạo ra các sản phẩm mới có giá trị cao từ loại nguyên liệu quen thuộc này. Đề tài đƣợc thực hiện nhằm mục đích xác định đƣợc các điều kiện công nghệ chủ yếu thu nhận Lycopene từ cà chua với các nội dung nghiên cứu nhƣ sau: - Nghiên cứu các điều kiện công nghệ tách chiết Lycopene từ cà chua. - Nghiên cứu các điều kiện công nghệ thu nhận chế phẩm Lycopene. Vũ Phương Nam 2 Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1. LYCOPENE 1.1.1. Tính chất vật lý và hóa học Lycopene là một lipophilic gồm có 40 phân tử carbon không no, chuỗi hydrocarbon mạch thẳng gồm 11 liên kết tiếp hợp và 2 liên kết đôi không tiếp hợp. Khác với các carotenoid khác, hai vòng carbon ở hai đầu mạch của Lycopene không kín. Mật độ cao của các liên kết đôi liên hợp tạo nên hoạt tính chống oxy hóa mạnh khiến cho Lycopene trở thành một trong những chất chống oxy hóa tiềm năng. Hình 1.1 Cấu trúc của Lycopene dạng all - trans Do trong cấu trúc phân tử có chứa nhiều liên kết đôi nên Lycopene có tới 1.056 đồng phân khác nhau nhƣng chỉ có một phần nhỏ đƣợc tìm thấy trong tự nhiên. Trong huyết tƣơng ngƣời, Lycopene là một hỗn hợp đồng phân trong đó đồng phân cis chiếm khoảng 60%. All-trans, 5-cis, 9-cis, 13-cis và 15-cis là những dạng đồng phân phổ biến nhất của Lycopene [51]. Hoạt tính chống oxy hoá của Lycopene đƣợc làm nổi bật bởi tính chất dập tắt oxy nguyên tử (singlet oxygenquenching) và khả năng bẫy các gốc tự do peroxyl. Khả năng dập tắt oxy nguyên tử của Lycopene cao gấp hai lần so với -carotene, gấp 10 lần so với -tocopherol và butylated hydroxyl toluene [54]. Vũ Phương Nam 3 Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Bảng 1.1. Tính chất vật lý của Lycopene Công thức phân tử: C40H56 Khối lƣợng phân tử: 536,85 g/mol Điểm nóng chảy: 172 – 175oC Dạng tinh thể: Hình kim dài, màu đỏ, phân tách trong hỗn hợp carbon disulfide và ethanol Dạng bột: Màu đỏ đậm Tính tan: Tan trong chloroform, hexane, benzene carbon disulfide, acetone, ether dầu và dầu; không tan trong nƣớc, ethanol và methanol Tính ổn định: Nhạy cảm với ánh sáng, oxy, nhiệt độ cao, axit, chất xúc tác và ion kim loại 1.1.2. Tính chất sinh học Lycopene trong cơ thể ngƣời đƣợc hấp thụ từ bữa ăn chiếm khoảng 10% 30% [43]. Lycopene đƣợc hấp thụ hiệu quả khi bổ sung thêm chất béo do nó là một chất ƣa béo. Các yếu tố về lối sống nhƣ hút thuốc lá, tiêu thụ rƣợu, lipid máu, và các yếu tố sinh học chẳng hạn nhƣ tuổi hoặc trạng thái hoóc môn có ảnh hƣởng đến sự hấp thụ Lycopene [35]. Dạng đồng phân của Lycopene cũng ảnh hƣởng đến sự hấp thụ, ví dụ nhƣ dạng all-trans ít hấp thụ so với dạng cis[5]. Chế độ ăn uống bổ sung Lycopene Gan, tuyến tiền liệt, tuyến thƣợng thận… Sự tiêu hoá Tích luỹ Lycopene Lƣu trữ trong mô mỡ Đi vào máu Đƣờng tiêu hoá Cis Lycopene Hấp thụ thông qua Chylomicrion trung gian Hình 1.2. Sơ đồ cơ chế hấp thụ Lycopene trong cơ thể ngƣời [14] Vũ Phương Nam 4 Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hoạt tính sinh học của Lycopene trong thực phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố [20]. Lycopene đƣợc hấp thụ tốt hơn từ chế độ ăn giàu chất béo và thực phẩm đã qua chế biến hơn là từ thực phẩm chƣa qua chế biến. Lycopen sau khi hấp thụ đƣợc phân bố đi khắp cơ thể ngƣời bằng hệ thống tuần hoàn. Lycopene là carotenoid chủ yếu trong huyết tƣơng ngƣời và có thời gian bán huỷ là từ 2-3 ngày. Các bộ phận có nồng độ Lycopene cao đƣợc tìm thấy là gan, mô thƣợng thận và mô sinh dục (cao gấp 10 lần so với các loại mô khác). Nồng độ Lycopene nằm trong khoảng từ 0,2 – 21,4 nmol/g mô. Lycopene không đƣợc phân bố đồng đều trong các bộ phận. Sự khác biệt này chỉ ra rằng có những cơ chế cụ thể cho sự phân bố của Lycopene, đặc biệt là ở tuyến thƣợng thận và tinh hoàn. Các nghiên cứu đã báo cáo nồng độ Lycopene cao nhất trong tinh hoàn của ngƣời, tiếp theo là tuyến thƣợng thận> gan> tuyến tiền liệt> vú> tụy> da> ruột kết> buồng trứng> phổi> dạ dày> thận> mô mỡ> cổ tử cung. Mức Lycopene trong huyết tƣơng có thể thay đổi giữa những ngƣời từ các quốc gia khác nhau [20]. 1.1.3. Vai trò của Lycopene trong cơ thể con ngƣời Một vài nghiên cứu gần đây đã công bố chế độ ăn giàu cà chua và các sản phẩm từ cà chua có chứa Lycopene giúp bảo vệ chống lại nhiều loại bệnh mãn tính nhờ hoạt tính chống oxy hoá. Chế độ ăn uống giàu Lycopene bảo vệ lipit, protein và DNA khỏi quá trình oxy hoá. Thêm vào đó, chế độ ăn uống có chứa Lycopene làm giảm các bệnh mãn tính và mức độ Lycopene trong huyết thanh và các mô có liên quan đến nguy cơ mắc những bệnh này. Một vài nghiên cứu dịch tễ học đã công bố mối tƣơng quan tỉ lệ nghịch giữa cà chua và chế độ ăn giàu cà chua đối với tỉ lệ mắc các bệnh về ung thƣ. Tác dụng đối với bệnh ung thư Ung thƣ tuyến tiền liệt là một bệnh thƣờng xuyên đƣợc chuẩn đoán nhất. Các tế bào phơi nhiễm bị oxy hóa có thể là nguyên nhân phát triển nhiều loại bệnh ung thƣ. Các carotenoid nhƣ Lycopene là một trong những chất có tính chống oxy hóa và khả năng phá hủy gốc tự do mạnh. Các nghiên cứu cho thấy rằng hấp thụ một Vũ Phương Nam 5 Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội lƣợng lớn Lycopene có thể ngăn ngừa các bệnh ung thƣ tuyến tụy, trực tràng và vú [52]. Bổ sung Lycopene trong thành phần thức ăn của chuột làm giảm khối u thử nghiệm di căn trong ống nghiệm gây ra bởi tế bào gan của ngƣời. Nghiên cứu tƣơng tự cũng chỉ ra rằng Lycopene ức chế sự phát triển của ung thƣ đại tràng ở ngƣời bằng cách làm giảm nồng độ tế bào HT-29 [22]. Trong nuôi cấy tế bào, Lycopene ức chế khối u vú hiệu quả hơn so với các loại carotenoid khác nhƣ α và β carotene [52]. Tác dụng đối với chứng xơ vữa động mạch Các chất trung gian gây viêm nhƣ TNF-α, interleukin (IL-1β) và IL-8 gắn LDL-cholesterol với nội mô và làm tăng biểu hiện các phân tử kết dính bạch cầu trên nội mô trong quá trình gây xơ vƣa động mạch. Một nghiên cứu đã kết luận rằng Lycopene làm suy yếu TNF-α gây kích hoạt NF, biểu hiện ICAM-1. Trong một nghiên cứu chéo trên tình nguyện viên ngƣời khoẻ mạnh, 5,7 mg Lycopene trong 26 ngày đã kiểm soát đáng kể sự sản xuất TNF-α [25]. Tác dụng đối với gan Tác dụng bảo vệ gan của Lycopene đã đƣợc đánh giá đối với viêm gan siêu vi galactosamine/lipopolysaccharide ở chuột nhắt [22]. Sử dụng Lycopene ở liều 10mg/kg sẽ làm giảm mức cholesterol, triglyceride và axit béo tự do, tiếp theo là giảm các phospholipids trong huyết thanh và gan. Lycopene cũng phục hồi các enzyme chống oxy hóa nhƣ glutathione peroxidase, glutathione transferase [47]. Tác dụng đối với mắt Các nghiên cứu dịch tễ học cung cấp bằng chứng rằng các chất chống oxy hóa làm chậm sự tiến triển của đục thủy tinh thể và thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi tác. Nghiên cứu về Lycopene cũng cho thấy Lycopene có thể bảo vệ dòng tế bào biểu mô sắc tố võng mạc của ngƣời ARPE-19 để chống lại stress oxy hóa gây ra peroxit. Lycopene đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa đục thủy tinh thể. Nó cũng ngăn ngừa sự thay đổi hình thái gây ra do đƣờng và điều chỉnh tình trạng chống oxy hoá của các tế bào biểu mô mắt của con ngƣời [11]. Vũ Phương Nam 6 Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tác dụng đối với bệnh loãng xương Stress oxy hóa gây ra bởi ROS là một trong những yếu tố chính liên quan đến bệnh loãng xƣơng. Lycopene có tác dụng làm tăng sinh và phân hóa các tế bào tạo xƣơng. Carbonyl là sản phẩm của oxy hóa protein và dẫn đến stress oxy hóa và chứng loãng xƣơng. Do đó các chất bổ sung Lycopene trong điều trị loãng xƣơng làm giảm mức carbonyl [24]. Tác dụng đối với vô sinh nam ROS chứa các gốc oxy tự do đã đƣợc xác định là một trong những nguyên nhân gây ra vô sinh ở nam giới. Lycopene là một thành phần trong cơ chế chống oxy hóa của con ngƣời chống lại các gốc tự do. Nó đƣợc tìm thấy ở nồng độ cao trong tinh hoàn, huyết tƣơng tinh dịch, và đã đƣợc chứng minh làm giảm tỉ lệ vô sinh ở nam giới. Việc sử dụng Lycopene cho nam giới vô sinh làm tăng đáng kể nồng độ tinh trùng [17]. 1.1.4. Nguồn cung cấp Lycopene Các loại rau quả giàu Lycopene bao gồm nho, hồng, đu đủ, kỷ tử, gấc, dƣa hấu và cà chua... Nguồn cung cấp Lycopene từ bữa ăn thông qua cà chua, tƣơng cà chua và nƣớc ép cà chua [15]. Cà chua chƣa qua chế biến cung cấp một lƣợng rất nhỏ Lycopene có hoạt tính sinh học. Đó là vì Lycopene trong cà chua chƣa qua chế biến nằm sâu trong các bó sợi thực vật khiến cho cơ thể con ngƣời khó hấp thụ đƣợc. Bảng 1.2. Hàm lƣợng Lycopene trong một số loại rau quả [14] Nguồn cung cấp Hàm lƣợng Lycopene (mg/100g chất khô) Cà chua tƣơi 0,7-20 Cà chua chế biến 3,7 Dƣa hấu Vũ Phương Nam 2,3 – 7,2 7 Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đu đủ 2,0 – 5,3 Ổi đào 5,2 – 5,5 Nho hồng 0,4 – 3,4 Mơ 0,01 – 0,05 Hàm lƣợng Lycopene cao đƣợc tìm thấy trong các sản phẩm chế biến từ cà chua nhƣ nƣớc cà chua, cà chua cô đặc (298,07 – 358,42 mg/kg sản phẩm), cà chua đóng hộp (70,40 – 218,27 mg/kg sản phẩm) và ketchup (28,76 – 148,48 mg/kg sản phẩm). Một số sản phẩm chế biến từ cà chua khác nhƣ súp cà chua, pizzas, pasta với sốt cà chua và phomat có hàm lƣợng Lycopene thấp hơn. Bảng 1.3 đƣa ra hàm lƣợng Lycopene trong cà chua tƣơi và một số sản phẩm chế biến từ cà chua [10]. Ƣớc tính hơn 80% khẩu phần Lycopene của ngƣời Mỹ là từ cà chua bao gồm ketchup, nƣớc cà chua, sốt pizza, sốt spaghetti [42]. Bảng 1.3. Hàm lƣợng Lycopene trong cà chua và 1 số sản phẩm chế biến từ cà chua [10]. STT Hàm lƣợng Lycopene Thực phẩm (mg/kg sản phẩm) 1 Các loại cà chua tƣơi 33,26 – 103,70 2 Cà chua cô đặc 298,07 – 358,42 3 Các loại cà chua đóng hộp 70,40 – 218,27 4 Cà chua phơi khô 79,23 – 93,79 5 Pasta với sốt cà chua khác nhau 11,17 – 45,11 6 Sốt pasta 28,92 – 120,00 Vũ Phương Nam 8 Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 7 Súp cà chua 1,29 – 77,90 8 Nƣớc cà chua 60,56 – 82,47 9 Pizza 4,55 – 41,30 10 Ketchup 28,76 – 148,48 11 Phomat 0,96-17,51 12 Các loại Snack 0,24 – 1,76 13 Các loại kẹo 0,63 – 2,86 1.2. CÀ CHUA Cà chua là dạng quả mọng, nhiều nƣớc, có số lƣợng buồng hạt khác nhau, từ 2 đến 3 buồng hoặc nhiều hơn. Quả cà chua có nhiều hình dạng khác nhau: dẹt, tròn, hình elip, bầu dục dài, dạng quả mận hay dạng quả lê. Màu sắc của quả cũng đa dạng: đỏ, hồng, vàng hồng, vàng, tím. Trong quả cà chua gồm có vỏ quả, thịt quả, dịch quả và hạt. 1.2.1. Một số giống cà chua ở Việt Nam Ở nƣớc ta, các giống cà chua đang đƣợc trồng chủ yếu thuộc 3 nhóm sau (Mai Thị Phƣơng Anh, 2003):  Cà chua múi: Quả to, nhiều ngăn tạo thành múi. Quả có vị chua, nhiều hạt, ăn không ngon nhƣng cây mọc khỏe, sai quả, chống chịu sâu bệnh khá.  Cà chua hồng: quả hình quả hồng, không có múi hoặc có múi không rõ. Thịt quả nhiều bột, ăn ngon. Cây trồng chịu sâu bệnh kém hơn cà chua múi.  Cà chua bi: Quả bé, cây sai quả, quả ăn chua, hơi ngái. Cây chống chịu sâu bệnh khá. Nhóm cà chua này dễ trồng, nhƣng giá trị kinh tế thấp. Nông dân tự trồng trong vƣờn để tự cung cấp cho gia đình. Vũ Phương Nam 9 Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Giống C95 Giống PT18 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Giống VT10 Giống VT5 Giống Montavi Giống Hồng Châu Giống cà chua Đà Lạt Giống Savior Hình 1.3. Một số giống cà chua ở Việt Nam Một số giống cà chua thích hợp cho chế biến ở nƣớc ta: - Các giống cà chua phổ biến ở miền Bắc: một số giống cà chua lai trong nƣớc nhƣ C95, VT5, VT10, HP5, Hồng Lan, Montavi…. - Các giống cà chua phổ biến ở cả 2 miền Bắc – Nam: Giống cà chua lai TN30, HT21, PT18, MV1, VL44, Red Crown 250, Savior… 1.2.2. Thành phần hóa học và cấu trúc của quả cà chua Các loại cà chua thƣờng có thành phần hóa học khác nhau tùy theo giống, độ chín, nơi trồng và thời tiết... Hàm lƣợng chất khô trung bình trong cà chua chiếm từ 4,5 - 7,5%. Các polysaccharid chính của cà chua bao gồm pectin (7%), cellulose (6%) và hemicellulase (4%). Thành phần chính trong cà chua đƣợc trình bày ở bảng 1.4 [38]. Vũ Phương Nam 10 Lớp 15BCNSH.KH Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Bảng 1.4. Thành phần hóa học của cà chua [38] TT Thành phần Chất khô TT Thành phần Chất khô (%) (%) 1 Fructose 25 9 Cellulose 6 2 Glucose 22 10 Hemicellulose 4 3 Saccharose 1 11 Chất khoáng 8 4 Axit citric 9 12 Lipit 2 5 Axit mallic 4 13 Axit ascorbic 0,5 6 Protein 8 14 Chất màu 0,4 Axit amin 7 dicacboxylic 8 Pectin 2 7 Các axit amin, vitamin, 15 polyphenol khác Chất bay hơi 16 1 0,1 Cellulose có bản chất là một polyme đƣợc hình thành nhờ các liên kết β-1,4glucozit tuyến tính. Các hợp chất hemicellulase bao gồm các xyloglucan và xylan, hình thành nên mạng lƣới chắc chắn và đƣợc bọc trong một khung bằng gel của các hợp chất pectic ngậm nƣớc [29,49]. Các nhóm phân tử cellulose tập hợp lại với nhau thành các sợi nhỏ với sự hình thành vùng kết tinh có trật tự cao và vùng vô định hình mở rộng (Hình 1.4). Thành tế bào cũng chứa một lƣợng nhỏ protein dạng glucoprotein là cấu trúc tham gia vào cấu tạo và gia cố hoặc tái cấu trúc thành tế bào [45]. Vũ Phương Nam 11 Lớp 15BCNSH.KH