CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ QUẢ CHUỐI 1.1 Giới thiệu về chuối Chuối thuộc họ Musaceae, chi Musa [10], [11]. Chi Musa được chia thành 5 nhóm gồm Eumusa, Rhodochlamys, Australimusa, Callimusa và Ingentimusa [12]. Stover và cs. Chuối nhị bội AA và chuối tam bội AAA là 2 giống chuối phổ biến trên thị trường vì ngọt hơn các giống khác.
Còn chuối dùng để nấu hoặc chế biến thường là giống lai tam bội AAB, ABB hoặc BBB chứa hàm lượng tinh bột cao hơn các giống khác [4]. Chuối có nguồn gốc ở các vùng nhiệt đới ở Nam Á và hiện được trồng rộng rãi trên khắp thế giới. Theo thống kê của Statista năm 2020, chuối là loại trái cây có sản lượng lớn nhất thế giới với sản lượng đạt xấp xỉ 120 triệu tấn chuối [13], [14], trong đó châu Á chiếm hơn 50% tổng sản lượng chuối với 64,73 triệu tấn chuối [15]. Việt Nam hiện là quốc gia có diện tích và sản lượng trồng cây ăn quả nhiệt đới khá lớn ở khu vực châu Á với sản lượng chuối sản xuất hàng năm là 2,2 triệu tấn chuối [2] và sản lượng xuất khẩu khoảng 0,33 triệu tấn chuối trong năm 2021 [16].
Bên cạnh việc kinh doanh và xuất khẩu chuối tươi, việc sản xuất các sản phẩm từ chuối ở quy mô nhỏ và công nghiệp ngày càng nhiều. Ở Việt Nam, chuối sứ (Musa paradisiaca AAB) và chuối cau (Musa acuminata AA) là 2 loại chuối được dùng chủ yếu trong sản xuất các sản phẩm từ chuối. Trái chuối bao gồm vỏ chuối và ruột chuối [1]. Trong quá trình phát triển, tỷ lệ khối lượng ruột chuối: vỏ chuối trên khối lượng tươi thay đổi từ 1:1 đến 4:1, tùy thuộc vào giống và độ chín khi thu hoạch [17].
Khi chuối chín, tỷ lệ đó tăng lên do sự di chuyển của nước từ vỏ sang ruột kết hợp với quá trình thủy phân tinh bột thành đường [17]. Giá trị dinh dưỡng và thành phần hóa học của chuối được thể hiện trong bảng 1. 1 SVTH: Đoàn Vũ Long Nhi – Lê Thị Út Nhi Bảng 1. Thành phần của quả chuối cho 100 g/khối lượng quả tươi [18] Thành phần Hàm lượng Nước 74,91 g Năng lượng 89 kcal Protein 1,09 g Lipid tổng 0,33 g Carbohydrate tổng 22,84 g Xơ tổng 2,6 g Đường tổng 12,23 g Canxi 5 mg Sắt 0,26 mg Magie (Mg) 27 mg Phốt pho (P) 22 mg Kali (K) 358 mg Natri (Na) 1 mg Kẽm (Zn) 0,15 mg Acid ascorbic tổng 8,7 mg Thiamin 0,031 mg Riboflavin 0,073 mg Niacin 0,665 mg Vitamin B-6 0,367 mg Folate, DFE 20 mcg_DFE Vitamin B-12 0 μg Vitamin A, RAE 3 mcg_RAE Vitamin A, IU 64 IU Vitamin E (alpha-tocopherol) 0,1 mg Vitamin D (D2 + D3) 0 μg Vitamin D 0 IU Vitamin K (phylloquinone) 0,5 μg Tổng acid béo bão hòa 0,112 g Tổng số acid béo chưa bão hòa đơn 0,032 g Tổng số acid béo chưa bão hòa đa 0,073 g 2 SVTH: Đoàn Vũ Long Nhi – Lê Thị Út Nhi Bảng 1.
Thành phần hóa học của vỏ chuối (tính theo khối lượng quả tươi) [19] Thành phần Hàm lượng Ẩm, % 83,5 Protein, % 1,8 Béo, %KLCK 1,7 Glucose, % 2,4 Fructose, % 6,2 Sucrose, % 2,6 Maltose, % 0 Tinh bột, % 1,2 Cellulose, % 8,4 Đường tổng, % 29 Kali (K), mg/100g CK 78,1±6,58 Canxi (Ca), mg/100g CK 19,2±0,00 Natri (Na), mg/100g CK 24,3±0,12 Sắt (Fe), mg/100g CK 0,61±0,22 Mangan (Mn), mg/100g 76,20±00 Brom (Br), mg/100g CK 0,04±0,00 Rubidium (Rb), mg/100g CK 0,21±0,05 Stronsium (Sr), mg/100g CK 0,03±0,01 Zirconium (Zr), mg/100g CK 0,02±0,00 Niobium (Nb), mg/100g CK 0,02±0,00 (KLCK: khối lượng chất khô; CK: chất khô) Ruột chuối có chứa đường, tinh bột tốt cho sức khỏe, chất xơ, vitamin và khoáng chất… Một số loại vitamin và khoáng chất tiêu biểu có thể kể đến trong ruột chuối bao gồm vitamin B6, vitamin C, vitamin A, kali, sắt, folate… Chúng có tác động hỗ trợ điều trị chuột rút cơ, kích thích sản sinh hemoglobin giúp cải thiện sức khỏe cho bệnh nhân huyết áp thấp và thiếu máu [20]. Vỏ chuối cũng chứa một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng thực vật và khoáng chất [17]. Gần đây, có nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước cho biết vỏ chuối chứa nhiều hoạt chất sinh học. Anhwange và cs.
(2009) phân tích vỏ chuối giống M. sapientum và cho biết hàm lượng khoáng chất như kali, canxi, natri, sắt, mangan, brom, rubidi, stronti, zirconium và niobi lần lượt là 78,10; 19,20; 24,30; 0,61; 76,20; 0,04; 0,21; 0,03; 0,02 và 0,02 mg/g [22]. Nồng độ của protein, lipid thô, carbohydrate và chất xơ thô lần lượt là: 0,9; 1,7; 59,0 và 31,7% [22]. Baskar và cs.
Độ chín của chuối được quy ước theo hình 1. Các giai đoạn chín của chuối theo thời gian ủ [17] Độ chín có ảnh hưởng rất đáng kể đến hình dạng, cấu trúc, thành phần hóa học của chuối. Khi màu vỏ chuối chuyển dần từ xanh sang vàng, sự thất thoát khối lượng tăng, chuối mềm hơn, hàm ẩm trong ruột chuối tăng do sự phân hủy carbohydrate và sự di chuyển thẩm thấu của nước từ vỏ sang ruột vì hàm lượng đường trong ruột cao hơn [17]. Bên cạnh đó, tinh bột dự trữ trong chuối được chuyển đổi thành các loại đường đơn giản hơn như sucrose, glucose và fructose và cũng thành maltose và rhamnose với số lượng ít [24].Tổng chất rắn hòa tan trong chuối tăng lên khi quá trình chín diễn ra [25].
Độ chín của chuối cũng ảnh hưởng rất nhiều đến các hợp chất có hoạt tính sinh học [17]. Vỏ chuối chứa các flavonoid bao gồm cathecholamine và dopamine. Khi chuối càng chín, dopamine sẽ giảm đến mức 2,5 – 10 mg/100 g đối với ruột chuối và 80 – 560 4 SVTH: Đoàn Vũ Long Nhi – Lê Thị Út Nhi mg/100 g đối với vỏ chuối [26]. Chuối cũng đã được chứng minh là rất giàu vitamin A, B (thiamine, riboflavine, niacine và B6), Ca, Mg, P và K khi chín hoàn toàn [26], [24].2 Các hợp chất phenolic trong vỏ chuối 1.1 Thành phần phenolic có trong vỏ chuối Vỏ chuối được coi là một nguồn nguyên liệu tự nhiên giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học (đặc biệt là các chất chống oxy hóa).
Phenolic, flavonoid và carotenoid là những hợp chất chính thường tồn tại trong vỏ chuối [27], [28]. Tổng hàm lượng phenolic của vỏ chuối nằm trong khoảng từ 4,95 – 47 mg GAE/g CK tùy vào các dung môi dùng để trích ly khác nhau [29], [30]. Mức này cao hơn 1,5 – 3 lần so với mức được ghi nhận trong ruột chuối theo nghiên cứu của Sulaiman và cs. So với các loại vỏ trái cây khác như bơ, dứa, đu đủ, chanh dây, dưa hấu và dưa gang, vỏ chuối đứng thứ hai về hàm lượng phenolic [32].
Aboul-Enein và cs. Vỏ chuối chín chứa anthocyanins delphinidin, cyaniding [34] và catecholamine [26]. Có một số nghiên cứu đã xác định mối tương quan chặt chẽ giữa hàm lượng phenolic và khả năng chống oxy hóa [35], [36]. So với các loại vỏ trái cây khác, vỏ chuối có hoạt tính loại bỏ gốc tự do cao hơn [32].
Liên quan đến các phenol riêng lẻ, hơn 40 hợp chất đã được xác định từ vỏ chuối. Chúng có thể được phân loại rộng rãi thành bốn phân nhóm, bao gồm các acid hydroxycinnamic, flavonols, flavan-3-ols và catecholamine [4]. Trong số các flavonols đã được xác định, rutin và các liên hợp của nó là những thành phần chiếm ưu thế nhất [37], [38]. Đặc biệt là các liên hợp với hexoses, flavonoid glycoside, chủ yếu là 3- rutinoside và chủ yếu là các cấu trúc dựa trên quercetin đã được phát hiện với số lượng đáng kể [37], [38].
Hơn nữa, trong các acid hydroxycinnamic, acid ferulic có xu hướng chiếm ưu thế so với các hợp chất khác. Các flavan-3-ols là nhóm phenol lớn nhất được tìm thấy trong vỏ chuối bao gồm monome, dime và polyme (tanin). Theo nghiên cứu của Rebello và cs. Trong số các monome, gallocatechin được tìm thấy trong vỏ chuối với một lượng lớn hơn và cao gấp 5 lần so với lượng được tìm thấy trong ruột chuối.
Đáng chú ý, hợp chất này đã được báo cáo là có liên quan đến khả năng chống oxy hóa mạnh của chiết xuất vỏ chuối [39]. Hơn nữa, sự hiện diện của một lượng lớn dopamine và L-dopa, catecholamine với hoạt tính chống oxy hóa đáng kể trong vỏ chuối đã được báo cáo bởi một số nghiên cứu [29], [26], [40]. Dopamine là một chất chống oxy hóa mạnh góp phần tạo nên hoạt tính chống oxy hóa của chiết xuất vỏ chuối [26]. Kanazawa và Sakakibara (2000) cũng đã báo cáo rằng hàm lượng dopamine trong vỏ (80 – 560 mg / 100 g) cao hơn nhiều lần so với trong ruột chuối (2,5–10 mg / 100 g) (giai đoạn chín 6–7) [26].2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hợp chất phenolic có trong vỏ chuối Giống chuối, xuất xứ, điều kiện trồng trọt, phương pháp trồng trọt, vị trí địa lý trồng trọt và độ chín của chuối là các yếu tố ảnh hưởng đến các hợp chất phenolic có trong vỏ chuối.
Các hợp chất phenolic có trong vỏ chuối rất đa dạng với hàm lượng từng hợp chất khác nhau tùy vào giống chuối, xuất xứ [29], [30], [41]. Điều kiện trồng trọt cũng gây ảnh hưởng đáng kể đến các hợp chất sinh học có trong vỏ chuối. Faller và Fialho (2010) đã tìm thấy hàm lượng polyphenol hòa tan và polyphenol thủy phân có trong vỏ chuối được trồng theo phương pháp nông nghiệp thông thường thì cao hơn 38,2% và 14,9% so với chuối trồng theo phương pháp hữu cơ [42]. Ngoài ra, vị trí địa lý trồng trọt, độ chín của chuối cũng ảnh hưởng đến hàm lượng hợp chất phenolic trong vỏ chuối [4].
Khi chuối chín, hàm lượng phenolic tổng có trong vỏ chuối giảm. Vỏ chín quá có hàm lượng phenolic tổng ít hơn 52%, vỏ chín vừa có hàm lượng phenolic tổng ít hơn 15 – 45% so với vỏ xanh theo nghiên cứu của Fatemeh và cs. (2012) [43], Sundaram và cs. Quy luật trên cũng đúng với hàm lượng flavonoid tổng và hoạt tính kháng oxy hóa của vỏ chuối.
Khả năng bắt gốc tự do theo DPPH giảm khi chuối chín dần [44], [41] và các hợp chất sinh học khác như naringin, rutin, norepinephrine, dopamine và L-dopa cũng giảm đáng kể [26].2 HOẠT TÍNH KHÁNG OXY HÓA VÀ KHÁNG KHUẨN Rất nhiều hợp chất sinh học trong thực vật bao gồm alkaloid, hợp chất organosulfur, acid phenolic, flavonoid, carotenoid, coumarin, tecpen, tannin và một số 6 SVTH: Đoàn Vũ Long Nhi – Lê Thị Út Nhi chất chuyển hóa chính (acid amin, peptide, acid hữu cơ) thể hiện đặc tính kháng oxy hóa và kháng khuẩn. Trong số đó, flavonoid là nhóm hoạt chất sinh học có triển vọng, có độc tính toàn thân thấp. Flavonols tự nhiên, flavon, flavanones và các hợp chất khác thuộc nhóm này thuộc về các chất chuyển hóa thứ cấp phổ biến được tìm thấy trong các loại trái cây, rau và cây thuốc khác nhau cho thấy đặc tính chống oxy hóa và chống viêm mạnh.