Khóa luận ảnh hưởng phương pháp sấy đến polyphenol lá ổi - HCMUTE

Nghiên cứu ảnh hưởng của các phương pháp sấy đến hàm lượng polyphenol và hoạt tính sinh học của lá ổi. Cung cấp dữ liệu tối ưu hóa quy trình chế biến.

• Tác giả: Nguyễn Công Mẫn
• Người hướng dẫn: Th.S Đặng Thị Ngọc Dung
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến hàm lượng polyphenol và hoạt tính sinh học của lá một số giống ổi
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về polyphenol và hoạt tính sinh học trong lá ổi

Polyphenol là hợp chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật, đóng vai trò quan trọng trong khả năng chống oxy hóa của lá ổi. Các nghiên cứu chỉ ra rằng lá ổi chứa hàm lượng polyphenol cao, bao gồm flavonoid, axit phenolic và tanin. Hoạt tính sinh học của lá ổi thể hiện qua khả năng kháng vi sinh vật, chống viêm và chống ung thư. Quá trình sấy ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân hủy nhiệt của các hợp chất này. Nhiệt độ, thời gian và phương pháp sấy quyết định mức độ bảo tồn polyphenol trong sản phẩm cuối. Lá ổi giàu quercetin, kaempferol và myricetin, những hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa mạnh. Sấy không đúng cách có thể làm giảm đáng kể giá trị dinh dưỡng và dược liệu của lá. Việc lựa chọn phương pháp sấy phù hợp là yếu tố then chốt để duy trì hoạt tính sinh học.

1.1. Cấu trúc hóa học của polyphenol trong lá ổi

Polyphenol trong lá ổi thuộc nhóm flavonoid, có cấu trúc cơ bản gồm hai vòng thơm A và B nối với nhau bằng vòng dị vòng C. Flavonoid chia thành nhiều phân lớp như flavonol, flavone, flavanone và anthocyanidin. Quercetin, kaempferol và myricetin là ba flavonoid phổ biến nhất trong lá ổi. Cấu trúc hóa học quyết định hoạt tính sinh học của chúng. Nhóm hydroxyl (-OH) trong cấu trúc flavonoid tăng cường khả năng chống oxy hóa. Sự thay thế khác nhau trên vòng B tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học đa dạng.

1.2. Vai trò sinh học của polyphenol lá ổi

Polyphenol lá ổi có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase, hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường. Chúng cũng thể hiện hoạt tính kháng khuẩn chống lại Staphylococcus aureus và Escherichia coli. Hoạt tính chống oxy hóa giúp ngăn ngừa stress oxy hóa tế bào. Nghiên cứu cho thấy polyphenol lá ổi có thể ức chế sự phát triển của tế bào ung thư tuyến tụy. Chúng cũng có tác dụng chống viêm bằng cách ức chế sản xuất cytokine tiền viêm. Hoạt tính sinh học này phụ thuộc vào phương pháp chiết xuất và bảo quản.

II. Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến polyphenol trong lá ổi

Phương pháp sấy ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng polyphenol và hoạt tính sinh học của lá ổi. Sấy đối lưu làm giảm polyphenol do nhiệt độ cao phá hủy cấu trúc hóa học. Sấy hồng ngoại bảo tồn polyphenol tốt hơn nhờ nhiệt độ thấp và thời gian ngắn. Sấy thăng hoa giữ nguyên polyphenol nhưng tốn kém chi phí. Mỗi phương pháp sấy có ưu nhược điểm riêng. Sấy vi sóng kết hợp hồng ngoại cho hiệu quả cao về chất lượng sản phẩm. Lựa chọn phương pháp sấy phụ thuộc vào mục đích sử dụng cuối cùng. Sấy không đúng cách có thể làm giảm 50% hàm lượng polyphenol. Nhiệt độ sấy trên 70°C làm phân hủy flavonoid trong lá ổi.

2.1. So sánh phương pháp sấy đối lưu hồng ngoại và thăng hoa

Sấy đối lưu sử dụng không khí nóng, nhiệt độ cao nhưng chi phí thấp. Phương pháp này làm giảm 30-40% polyphenol do thời gian sấy dài. Sấy hồng ngoại sử dụng bức xạ nhiệt, nhiệt độ thấp hơn sấy đối lưu. Nó bảo tồn polyphenol tốt hơn nhưng chi phí đầu tư cao. Sấy thăng hoa giữ nguyên polyphenol nhờ nhiệt độ thấp (-40°C đến 0°C). Phương pháp này giữ nguyên màu sắc và hương vị lá ổi. Tuy nhiên, sấy thăng hoa tốn kém và chỉ phù hợp sản phẩm cao cấp. Mỗi phương pháp có hiệu quả khác nhau tùy thuộc vào giống ổi.

2.2. Cơ chế phân hủy polyphenol trong quá trình sấy

Polyphenol phân hủy do nhiệt độ cao phá hủy liên kết hóa học. Nhiệt độ trên 60°C làm giảm hoạt tính chống oxy hóa của flavonoid. Thời gian sấy kéo dài cũng làm giảm polyphenol do oxy hóa. Độ ẩm trong lá ổi ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy polyphenol. Các enzyme như polyphenol oxidase thúc đẩy quá trình oxy hóa. Phương pháp sấy nhanh giúp giảm thiểu phân hủy polyphenol. Chất lượng polyphenol phụ thuộc vào tốc độ sấy và nhiệt độ. Sấy không khí nóng làm tăng tốc độ oxy hóa polyphenol.

III. Phương pháp tối ưu bảo tồn polyphenol khi sấy lá ổi

Để bảo tồn polyphenol trong lá ổi, cần lựa chọn phương pháp sấy phù hợp kết hợp xử lý tiền sấy. Sấy hồng ngoại kết hợp vi sóng cho hiệu quả tốt nhất. Nhiệt độ sấy nên duy trì dưới 60°C để giảm phân hủy polyphenol. Thời gian sấy ngắn giúp bảo tồn hoạt tính sinh học. Xử lý tiền sấy bằng dung dịch chống oxy hóa cũng tăng cường bảo tồn polyphenol. Kết hợp sấy chân không và hồng ngoại giúp giảm nhiệt độ sấy. Lựa chọn giống ổi có hàm lượng polyphenol cao trước khi sấy. Kiểm soát độ ẩm lá ổi trước sấy để giảm thời gian sấy. Phương pháp sấy tối ưu phụ thuộc vào giống ổi và mục đích sử dụng.

3.1. Kỹ thuật sấy kết hợp bảo tồn polyphenol

Sấy hồng ngoại kết hợp vi sóng sử dụng bức xạ nhiệt và sóng điện từ. Phương pháp này giảm thời gian sấy xuống 50% so với sấy đối lưu. Nhiệt độ sấy thấp hơn 60°C giúp bảo tồn polyphenol. Sấy chân không kết hợp hồng ngoại giảm oxy hóa polyphenol. Xử lý tiền sấy bằng dung dịch kali metabisulfit bảo vệ polyphenol. Kết hợp enzyme phân hủy cellulose giúp giảm thời gian sấy. Phương pháp này phù hợp cho sản xuất quy mô công nghiệp. Chất lượng polyphenol được duy trì tốt hơn so với sấy truyền thống.

3.2. Xử lý tiền sấy và hậu sấy tối ưu polyphenol

Xử lý tiền sấy bằng dung dịch chống oxy hóa giúp bảo vệ polyphenol. Dung dịch kali metabisulfit 0,1% làm giảm phân hủy polyphenol 20%. Làm khô sơ bộ bằng không khí lạnh trước khi sấy giúp tăng hiệu quả. Kiểm soát độ ẩm lá ổi dưới 10% trước khi sấy để giảm thời gian sấy. Sau sấy, bảo quản sản phẩm trong túi hút chân không ngăn ngừa oxy hóa. Xử lý hậu sấy bằng khí nitơ cũng giúp bảo vệ polyphenol. Những kỹ thuật này tăng cường bảo tồn polyphenol trong lá ổi sấy.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn polyphenol lá ổi

Nghiên cứu chứng minh phương pháp sấy ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng polyphenol và hoạt tính sinh học của lá ổi. Sấy hồng ngoại kết hợp vi sóng là phương pháp tối ưu bảo tồn polyphenol. Nhiệt độ sấy dưới 60°C và thời gian ngắn giúp giảm phân hủy polyphenol. Lựa chọn giống ổi có hàm lượng polyphenol cao trước khi sấy tăng hiệu quả. Xử lý tiền sấy và hậu sấy đóng vai trò quan trọng trong bảo tồn polyphenol. Polyphenol lá ổi có tiềm năng ứng dụng trong ngành dược phẩm và thực phẩm chức năng. Hoạt tính sinh học của polyphenol hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường và ung thư. Việc áp dụng kỹ thuật sấy tối ưu giúp nâng cao giá trị sử dụng lá ổi. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho sản xuất lá ổi sấy chất lượng cao.

4.1. Ứng dụng polyphenol lá ổi trong sản xuất thực phẩm

Polyphenol lá ổi có thể ứng dụng làm chất chống oxy hóa tự nhiên trong thực phẩm. Chúng thay thế cho các chất bảo quản hóa học trong sản phẩm sấy. Polyphenol lá ổi có thể bổ sung vào trà, bánh kẹo và đồ uống chức năng. Hoạt tính kháng khuẩn giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Chúng cũng có thể ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng chống lão hóa. Polyphenol lá ổi giàu quercetin, có lợi cho sức khỏe tim mạch. Việc bổ sung polyphenol vào sản phẩm thực phẩm cần kiểm soát liều lượng.

4.2. Triển vọng nghiên cứu và phát triển sản phẩm

Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào tối ưu hóa quy trình sấy quy mô công nghiệp. Áp dụng trí tuệ nhân tạo trong điều khiển quá trình sấy giúp nâng cao chất lượng sản phẩm. Phát triển sản phẩm lá ổi sấy giàu polyphenol phục vụ xuất khẩu. Nghiên cứu về tác dụng dược lý của polyphenol lá ổi trên cơ thể người. Phát triển công nghệ sấy thân thiện môi trường giảm chi phí sản xuất. Kết hợp polyphenol lá ổi với các nguyên liệu khác tạo sản phẩm đa chức năng. Triển vọng ứng dụng polyphenol lá ổi trong y học hiện đại rất rộng mở.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Chương 2: Tổng quan Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 4: Kết quả và bàn luận Chương 5: Kết luận và kiến nghị 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Tổng quan về nguyên liệu 2. Nguồn gốc của ổi Ổi có tên khoa học là Psidium guajava L. - Lớp: Magnoliopsida - Phân lớp: Rosidae - Bộ: Myrtales - Họ: Myrtaceae - Phân họ: Myrtoideae - Chi: Psidium L.

Ổi có khoảng 150 loài. Trong đó loài được trồng phổ biến nhất là Psidium guajava. Ngoài ra còn có các loài khác như Cattely guava, Strawberry guava (P. cattleianum Sabine), Brazilian guava (P.), Costa Rician guava, Chinese guava (P.1: Cây ổi Loài cây này trước đây mọc hoang dại nhiều ở châu Mỹ nhiệt đới và được thuần hóa hơn 2000 năm (Cobley and Steele, 1976).

Chúng cũng xuất hiện phổ biến ở nhiều vùng của Tây Ấn và ngày càng có nhiều giống ổi được người địa phương cải tiến. Loài cây này được Người Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha tiếp tục lan rộng ra các vùng nhiệt đới trên thế giới (Purseglove, 1974). Sinh thái học của ổi Ổi thuộc loài cây bụi hoặc cây gỗ nhỏ có rễ nông, có chiều cao trung bình từ 3 đến 10m. Thân có màu xanh lục hoặc nâu đỏ, một số loài có nhiều màu khác nhưng ít phổ biến hơn.

Thân có vỏ tương đối nhẵn nhưng thường xuyên bong tróc thành các vảy mỏng (Purseglove, 1974). Lá ổi có rất nhiều hình dạng nhưng phổ biến là có hình bầu dục với cuống ngắn. Lá đơn mọc đối nhau có màu xanh lục nhạt, bề mặt trên của lá có màu đậm hơn mặt dưới. Các gân lá lõm xuống ở mặt trên của lá và nổi rõ ở bề mặt sau.

Hoa ổi có màu trắng mọc ở nách lá, hoa có thể mọc đơn có đường kính 2-3 cm hoặc mọc thành chùm từ 2-3 hoa. Mỗi hoa có từ 4-5 cánh, mỗi cánh dài từ 1-2 cm. Cánh hoa mỏng và dễ rụng. Đài hoa mọc đối xứng nhau, chẻ không đều thành 4-6 thùy, dài từ 1-1,5cm (Purseglove, 1974).

Sau khi thụ phấn, bầu nhụy phát triển thành quả có hình cầu hoặc hình quả lê có đường kính 5 cm trở lên và có chiều dài 10 cm.2: Lá và hoa ổi Chồi non có mặt cắt ngang hình vuông. Bộ rễ phát triển mạnh nhất ở điểm giữa so với các rễ con xung quanh (Ray và cộng sự, 1993). Mật độ và hoạt động của rễ con giảm khi tăng khoảng cách từ 120 cm đến 360 cm từ thân cây (Purohit and Mukherjee, 1974). Các giống ổi ở Việt Nam Với khả năng thích nghi tốt ở nhiều điều kiện khí hậu, ổi trở thành cây trồng ăn quả phổ biến ở Việt Nam.

Có thể kể đến các giống ổi như: Ổi lê, ổi sẻ, ổi rừng, ổi nữ hoàng, ổi xá lị, ổi không hạt, ổi tím Malaysia, ổi ruột đỏ Ruby… 5 Hình 2.3: Lá các giống ổi ở Việt Nam 2. Ổi lê Ổi lê được phân loại là một loài thuộc nhóm Psidium, có tên khoa học là Karela. Loài cây này trước đây được tìm thấy nhiều ở Rewa thuộc Ấn Độ (Priyamvada Pandey, 2017). Ổi lê mang lại lợi ích kinh tế rất cao cho người nông dân trong những năm gần đây vì khả năng đậu trái rất cao, kích thước trái lớn hơn nhiều giống ổi thông thường.

Giống ổi này có thể chịu được điều kiện đất mùa hạn nhưng cũng có thể chịu được điều kiện đất ngập úng tạm thời. Cây ổi lê trưởng thành có chiều cao 2,5-3m. Khi được chăm bón kĩ càng cây sẽ cho quả sau 4- 5 tháng.4: Cây và quả ổi lê 6 Bảng 2.1: Đặc điểm hình thái lá ổi lê-định lượng (Priyamvada Pandey, 2017). Chiều dài Số lượng Chiều dài Chiều rộng Diện tích bề Đặc điểm cuống lá tĩnh mạch phiến lá (cm) phiến lá (cm) mặt (cm2) (cm) (cm) Ổi lê 10.2: Đặc điểm hình thái lá ổi lê-định tính (Priyamvada Pandey, 2017).

Mùa Hình Hình Màu Màu Đặc Hình Kết cấu sắc vào dạng dạng đế sắc mặt sắc mặt Độ dày điểm dạng lá lá mùa đỉnh lá lá trên lá dưới lá đông Dạng Thuôn Dạng Trung Màu Ổi lê Dạng tù trơn Xanh lá Xanh lá dài tròn bình hồng bóng 2. Ổi không hạt Ổi không hạt là giống ổi được du nhập vào nước ta thời gian không lâu. Tuy nhiên, giá trị sử dụng của chúng rất cao nên được trồng rất phổ biến. Giống cây này phát triển khắp các vùng ở Việt Nam đặc biệt là các tỉnh Nam bộ nơi có khí hậu nhiệt đới gió mùa, đất tơi xốp, giữ nước tốt.5: Cây và quả ổi không hạt 7 Cây trưởng thành có chiều cao trung bình từ 2,5-3m.

Thân và cành có đường kính tương đối nhỏ so với các giống ổi có hạt thông thường. Khả năng phát triển nhanh. Trong điều kiện được chăm sóc và bón phân đầy đủ sẽ ra hoa khi trồng được 6-7 tháng. Trong quá trình trồng cần có các kỹ thuật tỉa cành, bấm ngọn để tạo ra nhiều nhánh cho khả năng ra hoa, tạo quả cao.

Quả ổi không hạt Thái Lan có dạng thuôn dài. Cuống quả lõm, vai quả hơi lồi. Quả non bị thắt ở giữa, khi chín thuôn đều. Khi chín quả có vỏ màu vàng nhạt, hơi xanh.

Thịt quả màu trắng ngà, tỉ lệ thịt quả nhiều hơn so với các giống ổi trâu, ổi sẻ và một số giống ổi thông thường, không có hạt. Quả có vị chua nhẹ, giòn. Các đặc điểm hình thái của lá và thông số trung bình của lá được ghi nhận theo bảng 2.3: Đặc điểm hình thái lá ổi không hạt Thái Lan (Dao và cộng sự, 2015) Đặc điểm Thông số Chiều dài lá (cm) 0,2-11,1 Chiều rộng lá (cm) 0,8-7,0 Chiều dài cuống lá (cm) 0,2-1,1 Số đôi gân lá 0,9-16,2 Mép lá Răng cưa không rõ, hơi gợn sóng Hình dạng phiến lá Hình xoan, hơi bầu, đuôi lá tròn Màu sắc mặt trên Xanh, hơi vàng Màu sắc mặt dưới Xanh nhạt Màu sắc lộc non Xanh nhạt, phủ lớp lông nhung trắng mịn 2. Ổi rừng Ổi rừng có tên khoa học là Psidium guajava, thuộc họ Đào kim nương, có nguồn gốc xuất xứ từ vùng đất Brasil.

Ổi thuộc dạng thân gỗ, có chiều cao đạt từ 3-6m. Thân cây cong, phân 8 nhiều cành. Cành cây khi còn non có màu xanh, khi già có màu nâu, nhẵn nhụi, bong vảy liên tục (Shabbir và cộng sự, 2020). Hoa có 5 cánh, mọc thành chùm, có màu trắng.

Quả nhỏ, có nhiều hạt, thịt quả mỏng, khi còn xanh có màu xanh đậm, khi chín chuyển dần sang vàng (Shabbir và cộng sự, 2020). Lá mọc đối, mặt trên lá có màu xám đến xanh lục, mặt dưới lá có lông tơ và gân nổi rõ. Phiến lá thuôn dài hoặc hình elip có kích thước 5-15 x 4-6 cm, đỉnh tù hoặc nhọn, gốc lá tròn. Cuống lá ngắn, có chiều dài 3-10 mm (Shabbir và cộng sự, 2020).6: Cây và quả ổi rừng 2.

Thành phần hóa học của lá ổi 2. Thành phần dinh dưỡng chính Lá ổi là một nguồn giàu các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng tăng cường sức khỏe cũng như các chất có hoạt tính sinh học. Tổng thể thông tin của hàm lượng dinh dưỡng trong lá ổi được trình bày trong Bảng 2.4: Thành phần hóa học chính trong lá ổi (Shabbir và cộng sự, 2020). Mẫu/Thông số Hàm lượng Độ ẩm (%) 86.77 Hoạt tính chống oxy hóa (%) 89 ± 6.

Polyphenol Các hợp chất polyphenol đóng vai trò là các hợp chất hoạt tính sinh học quan trọng cung cấp các đặc tính chống oxy hóa và hạ đường huyết cho dịch chiết lá ổi. Nói chung, các hợp chất này đóng một vai trò quan trọng trong việc quản lý các hoạt động trao đổi chất và sinh lý khác nhau trong cơ thể con người. Có hơn 8000 polyphenol được xác định trong các thực phẩm như rau quả, chocolate, trà, rượu… (Adebooye, 2018). Khoảng 72 hợp chất phenol khác nhau đã được xác định có trong lá ổi.

Các chất chuyển hóa thứ cấp khác nhau có trong lá ổi bao gồm phenolic acid, flavonoid, triterpenoit, sesquiterpenes, glycoside, alkaloid và saponin (Díaz-de- Cerio và cộng sự, 2016). Polyphenol là nhóm các hợp chất mà phân tử có chứa vòng benzen và chứa một hoặc nhiều nhóm hydroxyl (Tsao,2010). Số lượng nhóm hydroxyl và vị trí của chúng sẽ ảnh hưởng đến hoạt tính chống oxy hóa của các hợp chất polyphenol (Balasundram và cộng sự, 2006). Polyphenol có thể được phân loại đơn giản thành 2 nhóm là flavonoid và và nonflavonoid (Singla và cộng sự, 2019).

10 Flavonoid Flavonoid là một chất chuyển hóa thứ cấp thuộc nhóm phenolic. Trong hơn 8000 hợp chất phenolic được tìm thấy trong thức ăn từ thực vật có hơn 6000 hợp chất flavonoid. Chúng có trọng lượng phân tử thấp, được đặc trưng bởi một bộ khung 15 carbon, được sắp xếp theo cấu trúc C6-C3-C6 (Lafay, 2008). Cấu trúc chung của flavonoid như hình 2.

Trong đó hai vòng thơm A (trái) và B (phải) được nối với nhau bằng dị vòng C. Nguyên tử oxy được đánh số ở vị trí đầu tiên, và các nguyên tử cacbon còn lại được đánh số từ C2 đến C10. Vòng B hiển thị 6 vị trí từ C1’ đến C6’. Với sự thay thế khác nhau, mức độ không bão hòa và sự sắp xếp của khung cơ bản dẫn đến các phân lớp khác nhau như: flavanols, anthocyanidin, anthocyanins, isoflavone, flavon, flavonols, flavanones… (Singla và cộng sự, 2019).7: Cấu trúc chung của flavonoid Flavone và Flavonol Flavone có một nhóm cacbonyl có mặt ở vị trí C4 và vòng B được gắn vào vòng dị vòng ở vị trí C2.

Ngoài ra, có một liên kết đôi giữa các nguyên tử C2 và C3. Hơn nữa, một nguyên tử oxy được đặt ở vị trí C4, và vòng B (trong isoflavone) được gắn vào vòng dị vòng (vị trí C3) thay vì C2, như trong các lớp khác. Theo nghiên cứu của Taha và cộng sự (2019) cho thấy Apigenin là một chất chính thuộc nhóm Flavone có mặt trong lá ổi. Flavonol (dihydroflavonol) là các dẫn xuất 3-hydroxy của flavanone.

Chúng khác với flavone bởi sự hiện diện của nhóm hydroxyl ở vị trí C3 (Tsao, 2010). Flavanol được nghiên cứu và phát hiện nhiều nhất trong lá ổi là quercetin, kaempferol và myricetin theo các nghiên cứu của Wang và cộng sự (2010), Liu và cộng sự (2014), Wang và cộng sự (2017).8: Cấu trúc chung của flavonol, flavone (trái) và isoflavone (phải) Flavanone Không giống như flavonol và flavone, với nhóm cacbonyl ở vị trí C4, dị vòng trong flavanone có chuỗi ba carbon bão hòa không có nhóm hydroxyl ở vị trí C3. Flavanone chủ yếu được tìm thấy ở nồng độ cao trong các loại trái cây họ cam quýt và chanh (Oliveira, 2014). Theo nghiên cứu của Taha và cộng sự (2019) cho thấy sự có mặt của hesperetin trong dịch chiết lá ổi, trong khi Shaheena và cộng sự (2019) đã nghiên cứu thấy sự có mặt của naringenin trong dịch chiết lá ổi.