Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng sóng siêu âm và enzyme cellulase để nâng cao chất lượng nước dâu tằm

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu công nghệ thực phẩm sử dụng sóng siêu âm và chế phẩm enzyme cellulase để cải thiện chất lượng nước, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Phan Lê Hạnh Nguyên
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống
• Đề tài: Sử dụng sóng siêu âm và chế phẩm enzyme cellulase để cải thiện chất lượng nước dâu tằm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về dâu tằm
• 2.2. Cấu tạo quả dâu tằm
• 2.3. Thành phần hóa học của quả dâu tằm
• 2.4. Tổng quan về enzyme cellulase và ứng dụng trong sản xuất nước quả
• 2.5. Ứng dụng chế phẩm enzyme cellulase trong sản xuất nước quả
• 2.6. Tổng quan về kỹ thuật siêu âm và ứng dụng trong sản xuất nước quả
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Thiết bị siêu âm
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3. Mục đích nghiên cứu
• 3.4. Quy trình thu nhận dịch ép dâu tằm
• 3.5. Ứng dụng kỹ thuật xử lý bằng sóng siêu âm để nâng cao chất lượng dịch quả dâu tằm
• 3.6. Ứng dụng chế phẩm enzyme cellulase để nâng cao chất lượng dịch quả
• 3.7. So sánh hiệu quả trích ly của 2 phương pháp xử lý hỗn hợp dâu tằm
• 3.8. Các phương pháp phân tích
• 3.9. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Khảo sát quá trình xử lý hỗn hợp dâu tằm chà bằng sóng siêu âm
• 4.2. Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ xử lý siêu âm đến chất lượng dịch quả dâu tằm
• 4.3. Tối ưu hóa công suất siêu âm và nhiệt độ siêu âm bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm
• 4.4. Khảo sát quá trình xử lý hỗn hợp dâu tằm chà bằng chế phẩm enzyme cellulase
• 4.5. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm cellulase và thời gian xử lý enzyme đến chất lượng dịch quả dâu tằm
• 4.6. Tối ưu hóa quá trình xử lý hỗn hợp dâu tằm với chế phẩm enzyme cellulase bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm
• 4.7. So sánh hiệu quả của các phương pháp xử lý hỗn hợp dâu tằm chà
• 4.8. Khảo sát động học quá trình trích ly các hoạt chất chống oxy hóa khi xử lý dâu tằm bằng sóng siêu âm hoặc chế phẩm cellulase
• 4.9. So sánh chất lượng của dịch quả dâu tằm khi xử lý bằng sóng siêu âm và chế phẩm cellulase
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Kết luận
• 5.2. Kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Cải thiện chất lượng nước dâu tằm

Cải thiện chất lượng nước dâu tằm là mục tiêu chính của nghiên cứu này. Nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng sóng siêu âm và enzyme cellulase để nâng cao chất lượng dịch quả dâu tằm. Cả hai phương pháp đều được khảo sát để tối ưu hóa quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa, bao gồm phenolic, anthocyanin và vitamin C. Kết quả cho thấy cả hai phương pháp đều có khả năng cải thiện đáng kể chất lượng nước dâu tằm, với enzyme cellulase cho hiệu quả cao hơn về hàm lượng phenolic và anthocyanin, trong khi sóng siêu âm giúp rút ngắn thời gian xử lý.

1.1. Xử lý nước dâu tằm bằng sóng siêu âm

Xử lý nước dâu tằm bằng sóng siêu âm là một phương pháp hiệu quả để tăng cường trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học. Nghiên cứu đã xác định điều kiện tối ưu cho quá trình này: công suất siêu âm 10.36 W/g, nhiệt độ 63°C và thời gian xử lý 6 phút. Dưới điều kiện này, hàm lượng phenolic trong dịch quả tăng 63% so với mẫu đối chứng. Công nghệ siêu âm không chỉ giúp tăng hiệu suất trích ly mà còn bảo toàn hoạt tính của các hợp chất chống oxy hóa, đặc biệt là anthocyanin và vitamin C.

1.2. Xử lý nước dâu tằm bằng enzyme cellulase

Xử lý nước dâu tằm bằng enzyme cellulase cũng được nghiên cứu để tối ưu hóa quá trình trích ly. Điều kiện tối ưu bao gồm nồng độ enzyme 0.17% w/w và thời gian xử lý 106 phút. Kết quả cho thấy hàm lượng phenolic tăng 79% so với mẫu đối chứng. Ứng dụng enzyme trong công nghiệp giúp cải thiện đáng kể chất lượng dịch quả, đặc biệt là hàm lượng anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa. Tuy nhiên, thời gian xử lý dài hơn so với phương pháp siêu âm.

II. So sánh hiệu quả của các phương pháp xử lý

Nghiên cứu so sánh hiệu quả của sóng siêu âm và enzyme cellulase trong việc cải thiện chất lượng nước dâu tằm. Kết quả cho thấy enzyme cellulase cho chất lượng dịch quả tốt hơn về hàm lượng phenolic và anthocyanin, trong khi sóng siêu âm giúp rút ngắn thời gian xử lý. Điều này cho thấy sự lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào mục tiêu cụ thể của quá trình sản xuất.

2.1. Động học quá trình trích ly

Nghiên cứu cũng khảo sát động học quá trình trích ly các hợp chất chống oxy hóa khi sử dụng sóng siêu âm và enzyme cellulase. Kết quả cho thấy tốc độ trích ly của sóng siêu âm nhanh hơn đáng kể so với enzyme cellulase, đặc biệt trong giai đoạn đầu của quá trình. Điều này phù hợp với khả năng phá vỡ tế bào nhanh chóng của công nghệ siêu âm.

2.2. Chất lượng dịch quả sau xử lý

Chất lượng dịch quả sau xử lý được đánh giá dựa trên hàm lượng phenolic, anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa. Kết quả cho thấy enzyme cellulase cho hàm lượng phenolic và anthocyanin cao hơn, trong khi sóng siêu âm giúp bảo toàn tốt hơn hàm lượng vitamin C. Điều này cho thấy sự kết hợp hai phương pháp có thể mang lại hiệu quả tối ưu.

III. Ứng dụng thực tiễn và kết luận

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp các điều kiện tối ưu cho việc xử lý nước dâu tằm mà còn mở ra hướng ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp thực phẩm. Công nghệ sinh học và công nghệ siêu âm đều có tiềm năng lớn trong việc cải thiện chất lượng sản phẩm nước quả. Kết quả nghiên cứu cũng gợi ý việc kết hợp hai phương pháp để tối ưu hóa quá trình sản xuất.

3.1. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Ứng dụng enzyme trong công nghiệp và công nghệ siêu âm đều có tiềm năng lớn trong việc cải thiện chất lượng nước quả. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học để áp dụng các phương pháp này trong sản xuất công nghiệp, đặc biệt là trong ngành sản xuất nước quả và rượu vang từ dâu tằm.

3.2. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu kết luận rằng cả sóng siêu âm và enzyme cellulase đều có hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng nước dâu tằm. Tuy nhiên, việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào mục tiêu cụ thể của quá trình sản xuất. Nghiên cứu cũng đề xuất việc kết hợp hai phương pháp để tối ưu hóa quá trình trích ly và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp chế biến nước trái cây, quá trình trích ly đóng vai trò then chốt trong việc giải phóng các thành phần dinh dưỡng từ tế bào quả. Quả dâu tằm, với hàm lượng dinh dưỡng cao và đặc tính chống oxy hóa nổi bật, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nước quả và rượu vang. Tuy nhiên, hiệu quả trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học như phenolic, anthocyanin và vitamin C từ dâu tằm còn hạn chế do phương pháp truyền thống chưa tối ưu. Nghiên cứu này tập trung khảo sát và so sánh hai phương pháp xử lý nguyên liệu dâu tằm nhằm cải thiện chất lượng dịch quả: sử dụng sóng siêu âm và chế phẩm enzyme cellulase.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là xác định điều kiện tối ưu cho từng phương pháp để tăng hàm lượng các hợp chất chống oxy hóa trong dịch dâu tằm, đồng thời khảo sát động học quá trình trích ly và so sánh hiệu quả giữa hai phương pháp. Nghiên cứu được thực hiện trên nguyên liệu dâu tằm thu hoạch tại Đà Lạt - Lâm Đồng trong năm 2012, với các chỉ tiêu đánh giá bao gồm hàm lượng vitamin C, phenolic tổng, anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất thu hồi chất chiết và cải thiện chất lượng sản phẩm nước dâu tằm, góp phần phát triển công nghệ chế biến thực phẩm tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết và mô hình nghiên cứu chính:

1. Lý thuyết enzyme cellulase trong trích ly chất chiết: Enzyme cellulase xúc tác thủy phân cellulose trong thành tế bào quả, giúp phá vỡ cấu trúc polysaccharide, từ đó giải phóng các hợp chất hòa tan như phenolic và vitamin C. Ba loại enzyme chính gồm endoglucanase, cellobiohydrolase và β-glucosidase phối hợp để chuyển cellulose thành glucose. Chế phẩm cellulase từ nấm Aspergillus niger được sử dụng với pH tối ưu 4.0 và nhiệt độ hoạt động 50°C.

2. Mô hình sóng siêu âm hỗ trợ trích ly (Ultrasound Assisted Extraction - UAE): Sóng siêu âm có tần số từ 20 kHz đến 40 kHz tạo ra hiện tượng sủi bong bóng (cavitation), bong bóng nổ làm phá vỡ tế bào quả, tăng cường khuếch tán và truyền khối, từ đó nâng cao hiệu suất trích ly các hợp chất sinh học. Các yếu tố ảnh hưởng gồm công suất siêu âm, nhiệt độ và thời gian xử lý.

Các khái niệm chính bao gồm: phenolic tổng, anthocyanin, hoạt tính chống oxy hóa (đo bằng phương pháp ABTS và FRAP), tốc độ trích ly, khả năng trích ly và hằng số tốc độ trích ly theo mô hình động học bậc hai.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là nguyên liệu dâu tằm tươi thu hoạch tại Đà Lạt - Lâm Đồng, được xử lý trong phòng thí nghiệm tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. Cỡ mẫu mỗi thí nghiệm là 40 g dâu tằm, xử lý với tỷ lệ dâu : nước 1:1 (w/w), pH hiệu chỉnh 4.0.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Xác định hàm lượng vitamin C bằng HPLC.
• Đo hàm lượng phenolic tổng bằng phương pháp so màu Folin-Ciocalteu.
• Xác định anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai, quy đổi theo cyanidin-3-glucoside.
• Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa bằng phương pháp ABTS và FRAP.
• Phân tích động học trích ly theo mô hình bậc hai, xác định các thông số tốc độ trích ly ban đầu, khả năng trích ly và hằng số tốc độ.

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao 2 yếu tố có tâm được sử dụng để tối ưu hóa điều kiện xử lý (công suất và nhiệt độ cho siêu âm; nồng độ enzyme và thời gian xử lý cho enzyme cellulase) với phần mềm Modde 5.0. Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần, kết quả phân tích bằng ANOVA với mức ý nghĩa P < 0.05.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng: Ở công suất siêu âm 10.36 W/g, nhiệt độ 63°C và thời gian 6 phút, hàm lượng phenolic trong dịch dâu tằm tăng 68% so với mẫu đối chứng không xử lý siêu âm. Hoạt tính chống oxy hóa cũng tăng tương ứng, thể hiện qua chỉ số ABTS tăng đáng kể.

2. Ảnh hưởng của enzyme cellulase đến hàm lượng phenolic tổng: Với nồng độ enzyme 0.17% w/w và thời gian xử lý 106 phút, hàm lượng phenolic tăng 79% so với mẫu không xử lý enzyme. Anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa cũng cao hơn so với phương pháp siêu âm.

3. So sánh hiệu quả giữa hai phương pháp: Enzyme cellulase cho chất lượng dịch quả tốt hơn về hàm lượng phenolic, anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa, nhưng thời gian xử lý dài hơn đáng kể so với sóng siêu âm (106 phút so với 6 phút). Tốc độ trích ly ban đầu của phương pháp siêu âm cao hơn, giúp rút ngắn thời gian sản xuất.

4. Động học trích ly: Mô hình bậc hai phù hợp với dữ liệu trích ly các hợp chất phenolic và anthocyanin. Hằng số tốc độ trích ly (k) và khả năng trích ly (C∞) của enzyme cellulase cao hơn so với sóng siêu âm, phản ánh hiệu quả trích ly sâu hơn nhưng thời gian kéo dài hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự khác biệt hiệu quả giữa hai phương pháp là cơ chế tác động: sóng siêu âm chủ yếu phá vỡ cấu trúc tế bào bằng hiện tượng sủi bong bóng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải phóng nhanh các hợp chất hòa tan. Trong khi đó, enzyme cellulase thủy phân polysaccharide cellulose, làm mềm và phân giải thành phần cấu trúc tế bào, giúp giải phóng các hợp chất khó trích ly hơn nhưng cần thời gian dài hơn để enzyme hoạt động hiệu quả.

So với các nghiên cứu trước đây trên nguyên liệu khác như sơ ri, nho, dứa, kết quả của nghiên cứu này phù hợp với xu hướng tăng hàm lượng phenolic và hoạt tính chống oxy hóa khi sử dụng enzyme và sóng siêu âm. Tuy nhiên, việc ứng dụng enzyme cellulase trong trích ly dâu tằm là bước tiến mới, chưa được công bố rộng rãi trước đây.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng phenolic, anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa giữa các mẫu xử lý, cũng như bảng thông số động học trích ly để minh họa sự khác biệt về tốc độ và hiệu quả trích ly.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng công nghệ sóng siêu âm trong sản xuất nước dâu tằm: Khuyến nghị sử dụng công suất 10.36 W/g, nhiệt độ 63°C và thời gian 6 phút để tăng hiệu suất trích ly nhanh, giảm thời gian sản xuất, phù hợp với quy mô công nghiệp cần năng suất cao. Thời gian thực hiện: 6 tháng để triển khai thử nghiệm quy mô pilot. Chủ thể thực hiện: các doanh nghiệp chế biến nước quả.

2. Sử dụng chế phẩm enzyme cellulase để nâng cao chất lượng sản phẩm: Áp dụng nồng độ enzyme 0.17% w/w và thời gian xử lý 106 phút ở 50°C, pH 4.0 để tối ưu hàm lượng phenolic và hoạt tính chống oxy hóa, phù hợp với sản phẩm cao cấp yêu cầu chất lượng dinh dưỡng cao. Thời gian thực hiện: 1 năm để hoàn thiện quy trình. Chủ thể thực hiện: nhà máy chế biến thực phẩm và viện nghiên cứu.

3. Kết hợp hai phương pháp để tận dụng ưu điểm: Đề xuất nghiên cứu tiếp tục kết hợp xử lý enzyme cellulase sau khi xử lý bằng sóng siêu âm để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả trích ly. Thời gian nghiên cứu: 1 năm. Chủ thể thực hiện: các trung tâm nghiên cứu công nghệ thực phẩm.

4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật cho cán bộ kỹ thuật và công nhân trong ngành chế biến thực phẩm về ứng dụng sóng siêu âm và enzyme cellulase. Thời gian: 6 tháng. Chủ thể thực hiện: trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Doanh nghiệp chế biến nước quả và thực phẩm chức năng: Nghiên cứu cung cấp giải pháp công nghệ nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng hàm lượng các hợp chất chống oxy hóa, giúp cải thiện giá trị dinh dưỡng và sức cạnh tranh trên thị trường.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng enzyme và sóng siêu âm trong trích ly chất chiết từ nguyên liệu thực vật, đồng thời cung cấp phương pháp phân tích động học và tối ưu hóa quy trình.

3. Cơ quan quản lý và phát triển công nghệ: Thông tin trong luận văn hỗ trợ xây dựng chính sách khuyến khích ứng dụng công nghệ tiên tiến trong ngành chế biến thực phẩm, góp phần phát triển ngành công nghiệp thực phẩm bền vững.

4. Nhà sản xuất enzyme và thiết bị siêu âm: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về hiệu quả ứng dụng sản phẩm và thiết bị, làm cơ sở phát triển sản phẩm phù hợp với nhu cầu thị trường chế biến nước quả.

Câu hỏi thường gặp

1. Sóng siêu âm có ảnh hưởng đến chất lượng vitamin C trong nước dâu tằm không?
   Sóng siêu âm ở công suất và nhiệt độ tối ưu giúp tăng hàm lượng vitamin C do phá vỡ tế bào giải phóng vitamin, đồng thời thời gian xử lý ngắn hạn hạn chế sự phân hủy vitamin C. Ví dụ, ở 63°C trong 6 phút, hàm lượng vitamin C tăng đáng kể so với mẫu không xử lý.

2. Tại sao enzyme cellulase cần thời gian xử lý lâu hơn sóng siêu âm?
   Enzyme cellulase hoạt động dựa trên phản ứng thủy phân polysaccharide, cần thời gian để enzyme tiếp xúc và phân giải cấu trúc cellulose. Thời gian xử lý 106 phút đảm bảo enzyme phát huy hiệu quả tối đa, trong khi sóng siêu âm tác động cơ học nhanh hơn nhưng không sâu.

3. Có thể kết hợp sóng siêu âm và enzyme cellulase trong quy trình sản xuất không?
   Có thể. Kết hợp xử lý siêu âm trước để phá vỡ cấu trúc tế bào, sau đó xử lý enzyme để phân giải sâu hơn có thể rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả trích ly. Đây là hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất.

4. Phương pháp nào phù hợp cho sản xuất quy mô lớn?
   Sóng siêu âm với thời gian xử lý ngắn và hiệu suất cao phù hợp cho sản xuất quy mô lớn cần năng suất nhanh. Enzyme cellulase phù hợp với sản phẩm cao cấp yêu cầu chất lượng dinh dưỡng cao hơn, mặc dù thời gian xử lý dài hơn.

5. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dịch dâu tằm gồm những gì?
   Bao gồm hàm lượng vitamin C, phenolic tổng, anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa (đo bằng ABTS và FRAP). Các chỉ tiêu này phản ánh giá trị dinh dưỡng và khả năng chống oxy hóa của sản phẩm, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và giá trị thương mại.

Kết luận

• Sử dụng sóng siêu âm với công suất 10.36 W/g, nhiệt độ 63°C và thời gian 6 phút làm tăng 68% hàm lượng phenolic trong dịch dâu tằm, rút ngắn thời gian xử lý đáng kể.
• Chế phẩm enzyme cellulase ở nồng độ 0.17% w/w và thời gian 106 phút nâng hàm lượng phenolic lên 79%, đồng thời tăng anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa vượt trội hơn so với sóng siêu âm.
• Động học trích ly cho thấy enzyme cellulase có hằng số tốc độ và khả năng trích ly cao hơn, nhưng thời gian xử lý dài hơn.
• Kết quả nghiên cứu mở ra hướng ứng dụng kết hợp hai phương pháp để tối ưu hóa quy trình sản xuất nước dâu tằm chất lượng cao.
• Đề xuất triển khai ứng dụng công nghệ trong sản xuất thực tế và đào tạo chuyển giao công nghệ trong vòng 6-12 tháng tới nhằm nâng cao giá trị sản phẩm và năng lực cạnh tranh ngành chế biến thực phẩm Việt Nam.

Hãy áp dụng các giải pháp công nghệ tiên tiến này để nâng cao chất lượng sản phẩm nước dâu tằm, góp phần phát triển ngành công nghiệp thực phẩm bền vững và đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Mở dau Đôi với ngành công nghiệp sản xuât nước quả và rượu vang từ dâu tăm, giai đoạn trích ly các chat từ quả dau có ý nghĩa quan trọng vì nó quyét định đền hiệu suât và chât lượng sản phâm. Đến nay chúng tôi vẫn chưa tìm thấy tài liệu công bố về ứng dụng các chế phẩm enzyme dé thu nhận sản phẩm nước quả và rượu vang từ dâu tam. Còn van dé sử dụng sóng siêu âm để hỗ trợ quá trình trích ly một hoặc một vài hoạt chất từ dâu tăm như anthocyanin vừa được công bố trong thời gian gần đây (Tang Bin Zou và cộng sự, 201 1); tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã sử dụng dung môi hữu co dé trích ly các hợp chất trên.

Từ những nhận định trên, chúng tôi thực hiện dé tài Sử dụng sóng siêu âm và chế phẩm enzyme cellulase để cải thiện chất lượng nước dâu tam. Chúng tôi xác định điều kiện xử lý dâu tam bang sóng siêu âm và chế phẩm enzyme cellulase dé làm tăng hoạt tính chống oxy hóa của dịch quả. Ngoài ra, chúng tôi cũng khảo sát động học quá trình trích ly các chất chống oxy hóa trong trong 2 trường hợp sử dụng sóng siêu âm và enzyme, từ đó so sánh hiệu quả của các phương pháp xử lý đã khảo sát. Tong quan CHUONG 2: TONG QUAN 2.

Tổng quan về dâu tam 2. Phân loại Phân loại khoa học của dâu tam: - -_ Ngành: Spermatophyta - Lop: Angionspermae - Lop phụ: Dicotyledoncae - Bo: Urticales - Ho: Moraceae - Chi: Morus - Loai: Alba, Rubra, Nigra. Cây dâu tam có nhiều giống khác nhau như: White Mulberry (Morus Alba L.), Black Mulberry (Morus Nigra L.), American Mulberry, Red Mulberry (Morus Rubra L. Chúng có họ hang gan giống Korean Mulberry (Morus Australis), Himalayan Mulberry (Morus Laevigata).Sau đây là nguồn gốc của một số giống dâu tăm phố biến (Barbour, Jill R.

- Morus nigra (Black Mulberry): nguồn gốc phân bố ở khu vực Chau A, trái khi chín có màu tím đậm đến đen. - Morus rubra (Red Mulberry): nguồn gốc phân bố ở miền Đông nước Mỹ, trái khi chín có màu đỏ đậm đến tím ở những mức độ khác nhau. - Morus alba (White Mulberry): nguồn gốc phân bố ở khu vực Đông A, trái khi chín có màu trăng đến màu hồng nhạt đối với các cây được trồng, nhưng màu quả tự nhiên của loài này khi mọc hoang là màu tía sâm. Tong quan Bang 2.1: Một số giống dâu tăm hiện nay (Venkatesh Kumar R.

và cộng sự, 2008) Giông dâu tăm Hình vẽ nhận dạng Hình cúa giông dâu tắm Morus alba L Morus australis Morus bombycis Morus cathayana Chương 2. Tong quan Morus nigra Morus rubra 2. Cau tao qua dâu tam Quả dâu tăm thuộc loại quả phức, tat cả các hoa đơn trên chim hoa sau khi thụ phan sẽ phát triển tạo thành chùm quả, các quả đơn cùng gan trên một trục tạo thành quả phức, trục hoa rủ xuống, quả phát triển mọng nuớc. Quả có hình oval dài hoặc oval tròn, chiều dài quả dao động trong khoảng 7 — 125mm, trọng lượng quả trung bình | — 5g.1: Cau tạo qua dâu tam Chương 2.

Tong quan Võ dâu Vỏ chiếm khoảng 4-8 % tổng khối lượng chất khô của quả dâu. Vỏ dâu chia thành 3 lớp: - Lop ngoài cùng (lớp cutin) được tạo thành từ các acid béo được hydroxyl hóa và được bao bởi lớp sáp ky nước. - _ Lớp biểu bì ở giữa gồm một hay hai lớp tế bao hình dia det. - _ Lớp bên trong (lớp hypodermis) là lớp màng gan nhất với phan thịt.

Lớp này được tạo thành từ nhiều lớp tế bào chứa hầu hết các phenolic trong vỏ trái. Hau hết các không bào của các tế bao hypodermis cũng tích lũy flavonoid. Anthocyanins là thành phan chiếm hàm lượng cao nhất trong các lớp ở phía ngoài cùng. Thành tế bào của vỏ được cau thành từ các polysaccharide trung tinh (cellulose, xyloglucan, arabinan, galactan, xylan va mannan), các chat pectic acid, proanthocyanidin không tan va protein cau trúc.

Thit qua Hau hết các tế bao của phân thịt có hình tròn hay dang trứng. Hạt Quả dâu tăm phan lớn có hạt, có một ít loài không có hat. Hat dâu có màu vàng hoặc màu vàng sáng, thường có hình oval det. Cau tạo của hạt dâu tam gôm: vỏ, nội nhũ và phôi.

- V6 hạt gồm 2 lớp, lớp ngoài dày và cứng chứa nhiều phenol gọi là lớp testa, lớp trong mỏng như tờ giấy màu nâu nhạt gọi là lớp tegmen. - - Nội nhũ nằm bên trong vỏ, ở thời kỳ hạt phát triển day đủ thì nội nhũ chứa nhiều chất béo, tinh bột và protein dé cung cấp chất dinh dưỡng cho phôi. Tong quan - Phdi cua hạt năm ở góc uôn cong bên trong lớp tê bào nội nhũ, câu tạo g6m một trục chính và hai lá mầm (Venkatesh Kumar R. và cộng sự, 2008) JES “4 endocarp seedcoat endos perm cotyledons hypocoty] radicle -O Hình 2.2: Mặt cắt dọc hạt của qua dâu tăm ( Barbour, Jill R.

Thành phan hóa học của quả dâu tam Thanh phân hóa học của quả dâu tăm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giống, loài, điều kiện gieo trông và chăm sóc, thời điểm thu hoạch, phương pháp tồn trữ.Dưới đây là thành phan hóa học trung bình của giống Morus nigra L. trong điều kiện trồng trọt bình thường (Singhal va cộng sự, 2009) Bang 2.2: Thành phan hóa học của quả dâu tam Thành phần % Khối lượng qua Nước 85 — 88 Carbohydrates 78-90 Protein 05-14 Acid hữu cơ 11-18 Acid béo (chu yếu là acid linoleic, stearic, oleic. Tong quan Potassium I. Đường Thành phần đường chủ yếu trong dâu tăm là đường glucose và fructose.

Chúng thường chiếm tỷ lệ bằng nhau khi dâu chín. Thành phần các loại đường thì tương tự giữa các loài dâu. Đường chính là glucose (khoảng 52%), theo sau là fructose (Khoảng 48%). Saccarose được phát hiện trong một số loài; tuy nhiên, nó chỉ có thể chiếm cao nhất là 1% trên lượng đường tổng.

Hàm lượng đường trung bình của M. rubra là 12,2 và 7,9% trên 100mL dịch quả (Mustafa Ozgena, 2007). Acid hữu cơ Trong dâu tăm, hai acid hữu cơ chính là citric va malic. Hàm lượng và thành phan biến thiên tùy theo các loài.

Thành phan acid hữu cơ của hai loài M. rubra thì khác nhau. Đối với loài M. nigra, acid citric chiếm là 92% lượng acid tổng, trong khi acid malic chỉ có 8%.

Đối với loài M. rubra, hàm lượng acid citric và acid malic lần lượt chiếm 72% và 27% lượng acid tổng. Ngoài ra, trong dâu còn có các acid khác như acid tartaric, oxalic, fumaric. Vitamin Chương 2.

Tong quan Trong quả dâu tam M.nigra có chứa các vitamin như thiamine, riboflavin, niacin, -carotene và đặc biệt là acid ascorbic - hợp chat có khả năng chong oxy hóa cao (Wills va cộng su, 1987). Hàm lượng của ascorbic acid chỉ xấp xi 19. Hop chat phenolic Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh được vai trò tích cực của dâu tăm đối với sức khỏe con người chủ yếu là do tính chất chống các gốc tự do và chống oxy hóa của một số hợp chat phenolic có trong quả dâu tam. Một số thành phan phenolic trong dâu tăm có hoạt tính sinh học ngăn chặn angiotensin — một loại protein gây co thắt mạch máu, tăng huyết áp và ngăn chặn các tác nhân oxy hóa hợp chất xanthine gây bệnh tăng huyết áp và bệnh gout (Y.

đặc tính chồng oxy hóa của các hợp chất phenolic còn thé hiện nổi bật ở việc ngăn chặn một số bệnh như ung thư, các bệnh liên quan đến tim mạch, đục nhãn mat, các bệnh vê não và các tác động kháng viêm. Thành phan và hàm lượng các hợp chat phenolic thay đối tùy theo giống và các điều kiện trông trọt. Hàm lượng phenolic tông trong quả là 2737 + 480 mg/kg nguyên liệu tươi, trong đó hàm lượng anthocyanin là 521 + 23 mg/kg nguyên liệu tươi. Vỏ quả dâu tăm chứa lượng tannin cao nhất và các tannin này khác với các tannin trong thịt quả bởi có mức độ polymer (DP) hóa và hàm lượng anthocyanin cao hơn (Indu B.

% Flavonoid Flavonoid là các phân tử chứa hai phenol liên kết nhau bởi một cau trúc vòng carbon pyran (chứa oxy). Các flavonoid thường thấy nhất trong dâu là anthocyanin, flavonol, catechin (flavan-3-ols), trong đó flavan-3-ols chiếm một hàm lượng rất nhỏ trong dâu tăm. Hàm lượng flavonoid trong dâu tăm phụ thuộc vào mức độ chín Chương 2. Tổng quan của quả, hàm lượng flavonoid trong dâu tam tăng dân trong suốt quá trình chin (Seving Aydin, 2011).

Anthocyanin: Anthocyanin có nhiêu trong không bao vỏ và thịt quả dau, là thành phân tạo màu sắc đặc trưng cho dâu tăm, chiếm hàm lượng cao nhất trong các hợp chat phenolic và tan tốt trong nước. Anthocyanin làm cho dâu có màu hong, đỏ, tím, tia. Bên cạnh là một sắc tố, vai trò nỗi bat của anthocyanin trong dâu tăm là mang lại các tác động sinh lí học có lợi cho cơ thé như ngăn chặn các phản ứng phân hủy do tia cực tím, giảm nguy cơ các bệnh về tim mach, ung thư nhờ hoạt tính chéng oxy hóa, khả năng kháng viêm (Bagchi và cộng sự, 2004). Trong y học cổ truyền Trung Quốc, anthocyanin từ dâu tăm dùng dé chữa chứng bệnh chóng mặt và mờ mắt, ngoài ra anthocyanin trong dâu tăm có khả năng ức chê sự phát triển các tế bào ung thư phối (Chen và cộng sự, 2006).

Các loại anhthocyanin có trong dâu tăm bao gôm: cyanidin 3-O-(6°°-O-œ- rhamnopyranosyl-B-D-glucopyranoside) (C3RG), cyanidn 3-O-(6’’-O-a- arhamnopyranosyl-B-D-galactopyranoside) (C3RGa), cyamdin 3-O-B-D- ølucopyranoside (C3G), cyanidin3-O-B-D-galactopyranoside (C3Ga) and cyanidin 7-O-B-D-glucopyranoside (C7G); trong đó 2 loại anthocyanin chính trong dâu tam là C3RG và C3G (Q. Tong quan OH OH „ ÉÌ 3 Pa 9 OH O OH OH 3: C3G SS OH OH a b9 OH OH PH 0 : HO tee HO OH ZZ OH OH OH Hình 2.3: Cau trúc phân tir của 5 loại anthocyanin có trong dâu tam M.alba Flavonol (quercetin, myricetin, kaempferol và những glycoside của chúng): Flavonol có hầu hết trong vỏ, cudng quả và lá dâu tăm, được hình thành khi tiếp xúc với tia UV của ánh sáng mặt trời. Chúng tạo nên vi dang, tham gia tạo đồng sắc tổ với anthocyanin dé tạo nên sắc tổ bền mau hon, có kha năng oxi hóa khử thấp và có thé tham gia phản ứng polymer hóa dé tạo ra polyphenol. Theo kết quả phân tích GC/MS, trong dâu tam M., thành phan flavonol bao gồm 3 hợp chất chính: quercetin 3-O-rutinoside, 32.9mg/l0g nguyên liệu khô; quercetin 3-O-glucoside, 3.4mg/10g nguyên liệu khô và kaempferol 3-O-rutinoside, |.5mg/10g nguyên liệu khô (Agata và cộng sự, 2008).

II Quercetin Kaempferol Hình 2.4: Một số hop chất thuộc họ flavonol trong dâu tam +% Nonflavonoid Các hợp chất này được dự trữ chủ yếu trong không bào của tế bào quả dâu tắm và dễ dàng được chiết xuất trong quá trình chà.