Tổng quan luận án

Trái lê-ki-ma (Pouteria campechiana) thuộc họ Hồng xiêm (Sapotaceae), là loại cây ăn trái có nguồn gốc từ khu vực Nam Mỹ và được trồng tại nhiều địa phương thuộc vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Thịt trái lê-ki-ma chứa nhiều thành phần dinh dưỡng và các hợp chất có hoạt tính sinh học tự nhiên như carotenoid, polyphenol, flavonoid và tannin với khả năng chống oxy hóa. Tuy nhiên, tại Việt Nam, nguồn nguyên liệu này chủ yếu mới dừng lại ở việc tiêu thụ dưới dạng ăn tươi, chuỗi giá trị chưa cao, sản phẩm chưa đa dạng, thị trường tiêu thụ thiếu tính ổn định. Bên cạnh đó, các công bố khoa học trong nước về biến đổi hóa lý sau thu hoạch, các thông số công nghệ tối ưu cho quá trình chế biến sâu cũng như thử nghiệm chứng minh hoạt tính sinh học (in-vivo) của các sản phẩm chế biến từ trái lê-ki-ma còn hạn chế. Nhằm giải quyết khoảng trống này, luận án tiến sĩ ngành Công nghệ thực phẩm (mã ngành: 62 54 01 01) của nghiên cứu sinh Trần Xuân Hiển, thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Huỳnh Liên Hương và PGS. Nguyễn Trung Thành tại Trường Đại học Cần Thơ, đã đi sâu nghiên cứu một cách có hệ thống chuỗi công nghệ từ bảo quản sau thu hoạch đến các quy trình chế biến sâu và đánh giá hoạt tính sinh học bảo vệ gan.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm:

  1. Xác định độ chín sau thu hoạch thích hợp của trái lê-ki-ma theo thời gian tồn trữ ở nhiệt độ phòng nhằm duy trì tối đa thành phần hóa học và các hợp chất có hoạt tính sinh học.
  2. Khảo sát và tối ưu hóa các điều kiện công nghệ trong quá trình chế biến sâu (trích ly dung môi, thủy phân enzyme pectinase, cô quay chân không, sấy phun) bằng phương pháp bề mặt đáp ứng nhằm thu nhận các dòng sản phẩm (dịch trích ly, dịch cô quay, bột sấy phun) đạt hàm lượng hoạt chất sinh học và hoạt tính chống oxy hóa cao.
  3. Bước đầu đánh giá hiệu quả bảo vệ gan của các sản phẩm từ trái lê-ki-ma thông qua thử nghiệm in-vivo trên mô hình chuột bị gây viêm gan mạn bằng carbon tetrachloride ($\text{CCl}_4$).

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là trái lê-ki-ma (Pouteria campechiana) thu hái tại xã Mỹ Khánh, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các biến đổi hóa lý trong thời gian tồn trữ ở điều kiện nhiệt độ phòng; tối ưu hóa các thông số kỹ thuật của 4 quá trình chế biến sâu gồm trích ly, thủy phân, cô quay chân không, sấy phun; và đánh giá tác dụng bảo vệ gan qua các chỉ số sinh hóa máu, nồng độ peroxide hóa lipid, mức độ carbonyl hóa protein gan và phân tích mô bệnh học gan chuột thực hiện tại Trường Đại học Cần Thơ và Trường Đại học An Giang trong thời gian 4 năm (2018–2022).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đặc tính nguyên liệu, các kỹ thuật chế biến sâu và mô hình thử nghiệm sinh học:

Về phân loại thực vật và đặc tính trái lê-ki-ma, tác giả tổng hợp từ Janick và cộng sự (2008), Costa và cộng sự (2010), Yahia và cộng sự (2011), Đỗ Tất Lợi (2012), Vishnupriya và Thamotharan (2017). Cấu tạo trái gồm vỏ (7–17%), thịt trái (64–82%), lớp màng (2–3%) và hạt (8–15%) (Riky và Gastón, 2006; Yahia và cộng sự, 2011). Về thành phần hóa học và hoạt chất sinh học, thịt quả chứa hàm lượng lớn carotenoid (chủ yếu là $\beta$-carotene chiếm khoảng 98%, cùng với violaxanthin, neoxanthin, $\beta$-cryptoxanthin) và các hợp chất phenolic như acid gallic, (+)-catechin, (-)-epicatechin, myricitrin (Rodriguez, 2001; Chen và cộng sự, 2004; Lanerolle và cộng sự, 2008; Ma và cộng sự; Chacón và cộng sự).

Về kỹ thuật trích ly hợp chất sinh học bằng dung môi, luận án điểm lại các yếu tố ảnh hưởng gồm bản chất dung môi, nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (Cacace và Mazza, 2003; Naczk và Shahidi, 2004; Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2009; Zhang và cộng sự, 2018). Các nghiên cứu trích ly hợp chất polyphenol và carotenoid từ thực vật sử dụng ethanol đã được công bố bởi Sultana và cộng sự (40–60°C), Kossah và cộng sự (2010), Kong và cộng sự (2013, khảo sát thịt trái lê-ki-ma với ethanol 70%), Aseervatham và cộng sự (khảo sát DPPH và $\text{IC}_{50}$ dịch chiết lê-ki-ma), Yahya và Roswanira (2017, ethanol 60%), Gunathilake và cộng sự (2019), Nguyễn Văn Thủy và cộng sự (2020).

Về kỹ thuật thủy phân enzyme pectinase, các nghiên cứu của Liew và cộng sự (2007), Sharma và cộng sự (2014), Miron và cộng sự (2013), Fernández và cộng sự (2015) chỉ rõ pectinase phân cắt thành tế bào, giải phóng các hợp chất phenolic và carotenoid liên kết trong mô quả. Tại Việt Nam, việc ứng dụng enzyme pectinase trong khai thác dịch quả đã được thực hiện trên quả mơ (Phan Thị Hường và Nguyễn Thị Thu Sang, 2017), bình bát (Mai Thị Thúy Nga và Nguyễn Thị Thu Sang, 2017), thanh long ruột đỏ (Mạc Xuân Hòa và Dương Thị Thu Hương, 2017), thanh trà (Nguyễn Thị Huỳnh Như và cộng sự, 2018), vỏ mãng cầu xiêm (Nguyễn Đình Dũng và Vũ Thị Hường, 2019).

Về kỹ thuật cô đặc chân không và sấy phun tạo bột, tài liệu của Nindo và cộng sự, Cassano và cộng sự, Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự (2009), Rajendar và Beedha (2014) chỉ rõ ưu điểm của phương pháp giảm áp trong việc duy trì các cấu tử mẫn cảm nhiệt và hạ hoạt độ nước ($a_w$).

Về mô hình thử nghiệm in-vivo tổn thương gan, tác giả tổng hợp cơ chế gây độc của $\text{CCl}_4$ thông qua việc hình thành các gốc tự do $\text{CCl}_3^\bullet$ và $\text{CCl}_3\text{OO}^\bullet$, dẫn đến stress oxy hóa, hủy hoại màng tế bào gan, giải phóng men gan (AST, ALT, GGT) vào máu và làm tăng nồng độ malondialdehyde (MDA), protein carbonyl trong mô gan (Rao và Rao, 2007; Tian và cộng sự, 2007).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án lựa chọn giải quyết là: xây dựng quy trình công nghệ hoàn chỉnh cho trái lê-ki-ma tại vùng ĐBSCL từ khâu xác định thời điểm tồn trữ sau thu hoạch, thiết lập mô hình toán học tối ưu hóa đồng thời nhiều mục tiêu cho quá trình trích ly, thủy phân pectinase, cô quay chân không, sấy phun vi bọc, và kiểm chứng thực nghiệm in-vivo hiệu quả bảo vệ gan của các chế phẩm thu được.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết về hóa học thực vật, động học phản ứng enzyme, lý thuyết truyền nhiệt – truyền khối trong công nghệ thực phẩm và sinh lý bệnh học thực nghiệm:

  • Lý thuyết về chất chống oxy hóa tự nhiên: cơ chế khử gốc tự do của polyphenol, flavonoid, tannin và carotenoid thông qua phản ứng dập tắt oxy đơn phân tử và trung hòa gốc tự do DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl), xác định nồng độ ức chế 50% ($\text{IC}_{50}$).
  • Cơ chế xúc tác của enzyme pectinase (chế phẩm Pectinex Ultra SP-L): thủy phân liên kết $\alpha$-1,4-glycosidic trong chuỗi pectin, làm giảm độ nhớt và phá vỡ thành tế bào thực vật để phóng thích hoạt chất.
  • Cơ sở động học bốc hơi chân không và sấy phun: hạ áp suất để giảm điểm sôi của dịch quả; sử dụng chất mang maltodextrin nhằm bao bọc và bảo vệ các hoạt chất mẫn cảm nhiệt trong buồng sấy.
  • Mô hình bệnh lý tổn thương gan do $\text{CCl}_4$: đánh giá mức độ ức chế stress oxy hóa và bảo vệ cấu trúc tế bào gan so với chất đối chứng dương silymarin.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được triển khai theo các quy chuẩn:

  • Phương pháp quy hoạch thực nghiệm: Áp dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM) theo mô hình cấu trúc xoay tâm (Central Composite Design - CCD) kết hợp phần mềm thống kê để xây dựng phương trình hồi quy bậc hai và vẽ đồ thị bề mặt/đường viền (contour) xác định điểm tối ưu đồng thời cho các hàm mục tiêu (TPC, TFC, carotenoid, tannin, DPPH, $a_w$).
  • Phương pháp phân tích hóa lý và hóa sinh:
    • Chất khô hòa tan (đo bằng khúc xạ kế), acid tổng số (chuẩn độ NaOH), tinh bột và đường khử (phương pháp chuẩn AOAC/TCVN).
    • Hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) xác định bằng phương pháp Folin-Ciocalteu, biểu thị qua miligram Gallic Acid Equivalent trên gam mẫu (mg GAE/g).
    • Hàm lượng flavonoid tổng số (TFC) xác định bằng phương pháp tạo màu với $\text{AlCl}_3$, biểu thị qua miligram Quercetin Equivalent trên gam mẫu (mg QE/g).
    • Hàm lượng carotenoid tổng xác định bằng quang phổ hấp thụ, tính theo $\mu\text{g/g}$.
    • Hàm lượng tannin xác định qua phản ứng tạo màu, tính theo miligram Tannic Acid Equivalent trên gam mẫu (mg TAE/g).
    • Hoạt tính quét gốc tự do DPPH đo quang phổ tại bước sóng 517 nm, biểu thị qua tỷ lệ phần trăm (%) khử gốc tự do và giá trị $\text{IC}_{50}$ (mg/mL).
    • Hoạt độ nước ($a_w$) xác định bằng thiết bị đo hoạt độ nước chuyên dụng.
    • Cấu trúc vi thể bề mặt bột sấy phun được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) ở độ phóng đại 750 lần.
  • Phương pháp thử nghiệm in-vivo: Bố trí thí nghiệm trên chuột đực chủng thực nghiệm được gây tổn thương viêm gan mạn bằng tiêm $\text{CCl}_4$ trong 42 ngày. Chuột được chia các lô thí nghiệm: lô đối chứng âm, lô bệnh lý ($\text{CCl}_4$), lô đối chứng dương (uống silymarin), và các lô uống dịch trích ly, dịch cô quay, bột sấy phun lê-ki-ma. Các chỉ tiêu theo dõi gồm khối lượng chuột, hoạt độ men gan (AST, ALT, GGT), nồng độ protein toàn phần, albumin, lipid máu (cholesterol toàn phần, triglyceride), nồng độ MDA và protein carbonyl trong gan, kết hợp phân tích mô bệnh học gan (nhuộm HE) và chấm điểm chỉ số hoạt động mô học (Histologic Activity Index - HAI). Đề cương thử nghiệm đã được thông qua bởi Hội đồng Đạo đức trong nghiên cứu y sinh học.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Mở đầu

Chương này trình bày bối cảnh thực tiễn và cơ sở khoa học của đề tài. Tác giả nêu rõ vai trò của các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên trong thực phẩm bảo vệ sức khỏe, tiềm năng của cây lê-ki-ma tại Việt Nam và tính cấp thiết của việc nghiên cứu chế biến sâu nhằm gia tăng giá trị chuỗi sản xuất nông sản. Chương 1 xác định rõ mục tiêu, 6 nội dung nghiên cứu chính, đối tượng, phạm vi, ý nghĩa khoa học, giá trị thực tiễn và điểm mới của luận án.

Chương 2. Tổng quan tài liệu

Chương 2 tổng hợp hệ thống các kiến thức về:

  • Phân loại học, đặc tính sinh học, hình thái, cấu tạo và thành phần hóa học của trái lê-ki-ma; các nhóm hoạt chất sinh học chủ yếu gồm carotenoid, polyphenol, flavonoid, tannin và các acid béo trong thịt quả.
  • Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly dung môi, ảnh hưởng của loại dung môi, nồng độ dung môi, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ và thời gian; tổng kết các công trình trích ly hoạt chất từ thực vật.
  • Cơ chế tác động và đặc tính của enzyme pectinase (Pectinex Ultra SP-L và Pectinex Ultra Clear); các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng thủy phân (nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất, nhiệt độ, pH, chất kìm hãm, chất hoạt hóa).
  • Nguyên lý cô quay chân không, các biến đổi vật lý, hóa học, hóa lý, hóa sinh của nguyên liệu dạng lỏng dưới áp suất giảm và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ truyền nhiệt.
  • Kỹ thuật sấy phun vi bọc, vai trò của chất mang maltodextrin, ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đầu vào và tốc độ dòng nhập liệu đến tính chất bột sấy phun và hoạt độ nước.
  • Cơ chế gây độc gan của $\text{CCl}_4$ thông qua stress oxy hóa và vai trò bảo vệ gan của các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên trong mô hình in-vivo.

Chương 3. Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 trình bày chi tiết về phương tiện nghiên cứu, hóa chất, thiết bị, quy trình chuẩn bị mẫu lê-ki-ma tại Phong Điền – Cần Thơ và bố trí 6 nội dung thí nghiệm:

  1. Thí nghiệm xác định sự thay đổi đặc tính hóa lý của trái lê-ki-ma sau thu hoạch theo thời gian tồn trữ ở nhiệt độ phòng.
  2. Thí nghiệm đơn yếu tố và tối ưu hóa RSM quá trình trích ly (nồng độ ethanol 30–90%, tỷ lệ paste/ethanol 1/3–1/9 g/mL, nhiệt độ 30–70°C, thời gian 15–75 phút).
  3. Thí nghiệm đơn yếu tố và tối ưu hóa RSM quá trình thủy phân (nồng độ pectinase 20–100 UI/g, nhiệt độ 45–65°C, thời gian 30–90 phút).
  4. Thí nghiệm khảo sát quá trình cô quay chân không (nhiệt độ 60–80°C, thời gian 30–70 phút) và tối ưu hóa thông số.
  5. Thí nghiệm đơn yếu tố và tối ưu hóa RSM quá trình sấy phun (tỷ lệ maltodextrin 10–25%, nhiệt độ khí đầu vào 150–190°C, tốc độ bơm nhập liệu 10–22 rpm).
  6. Quy trình bố trí thử nghiệm in-vivo trên chuột gây viêm gan mạn bằng $\text{CCl}_4$, quy trình thu thập mẫu huyết thanh, mô gan, phương pháp xét nghiệm sinh hóa và quy trình nhuộm mô học gan.

Chương 4. Kết quả và thảo luận

Chương 4 phân tích toàn bộ dữ liệu thực nghiệm thu được từ 6 nội dung nghiên cứu:

1. Sự thay đổi thành phần hóa học của trái lê-ki-ma trong quá trình tồn trữ

Trái lê-ki-ma sau thu hoạch được tồn trữ ở nhiệt độ phòng ($30\div32^\circ\text{C}$). Kết quả theo dõi sự biến đổi các chỉ tiêu chất khô hòa tan (CKHT), tinh bột, đường khử, acid tổng số, carotenoid, tannin, TPC, TFC và hoạt tính DPPH cho thấy: trong giai đoạn 8–10 ngày đầu tồn trữ, trái đạt độ chín tối ưu, hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học và khả năng kháng oxy hóa đạt giá trị cao nhất. Sau 10 ngày, quả bước vào giai đoạn quá chín và bắt đầu suy giảm chất lượng.

2. Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ và tối ưu hóa quá trình trích ly

Khảo sát đơn yếu tố cho thấy nồng độ ethanol, tỷ lệ dung môi, nhiệt độ và thời gian ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng hoạt chất thu nhận. Tiến hành tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) xác định được điều kiện trích ly thích hợp nhất:

  • Nồng độ dung môi ethanol: 70%
  • Tỷ lệ paste lê-ki-ma/ethanol: 1/7 (g/mL)
  • Nhiệt độ trích ly: 50°C
  • Thời gian trích ly: 45 phút

Dịch trích ly thu được ở điều kiện tối ưu đạt: $\text{TPC} = 9,59\text{ mg GAE/g}$; $\text{TFC} = 8,62\text{ mg QE/g}$; hàm lượng carotenoid đạt $150,54\text{ }\mu\text{g/g}$; hàm lượng tannin đạt $68,84\text{ mg TAE/g}$; khả năng khử gốc tự do DPPH đạt $84,59%$ với $\text{IC}_{50} = 7,32\text{ mg/mL}$.

3. Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ và tối ưu hóa quá trình thủy phân enzyme

Quá trình xử lý paste lê-ki-ma bằng enzyme Pectinex Ultra SP-L giúp làm giảm độ nhớt và tăng hiệu suất giải phóng hoạt chất sinh học. Tối ưu hóa điều kiện thủy phân bằng mô hình hồi quy RSM xác định được các thông số tối ưu:

  • Nồng độ enzyme pectinase: 60 UI/g (tương đương 0,6%)
  • Nhiệt độ thủy phân: 61°C
  • Thời gian thủy phân: 65 phút

Dịch thủy phân đạt: $\text{TPC} = 8,73\text{ mg GAE/g}$; $\text{TFC} = 7,79\text{ mg QE/g}$; carotenoid đạt $119,14\text{ }\mu\text{g/g}$; tannin đạt $53,55\text{ mg TAE/g}$; hoạt tính DPPH đạt $86,21%$ với $\text{IC}_{50} = 7,82\text{ mg/mL}$.

4. Khảo sát và tối ưu hóa quá trình cô quay chân không

Dịch quả sau thủy phân được tiến hành cô đặc bằng phương pháp cô quay chân không nhằm thu nhận dịch cô đặc giàu hoạt chất. Điều kiện tối ưu hóa xác định ở:

  • Nhiệt độ cô quay: 71°C
  • Thời gian cô quay: 51 phút

Sản phẩm dịch lê-ki-ma cô quay thu được có hoạt độ nước $a_w = 0,801$; $\text{TPC} = 8,02\text{ mg GAE/g}$; $\text{TFC} = 7,03\text{ mg QE/g}$; carotenoid đạt $101,83\text{ }\mu\text{g/g}$; tannin đạt $40,89\text{ mg TAE/g}$; khả năng khử gốc tự do DPPH đạt $79,64%$ với $\text{IC}_{50} = 7,35\text{ mg/mL}$.

5. Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ và tối ưu hóa quá trình sấy phun

Dịch quả sau thủy phân được phối trộn với maltodextrin làm chất mang để tiến hành sấy phun tạo bột. Kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu bằng RSM xác định chế độ vận hành:

  • Tỷ lệ maltodextrin bổ sung: 17,8%
  • Nhiệt độ không khí đầu vào: 171,5°C
  • Tốc độ dòng nhập liệu: 16 rpm

Bột lê-ki-ma sấy phun thu được có hoạt độ nước thấp ($a_w = 0,422$), cấu trúc hạt hình cầu qua ảnh chụp SEM. Hàm lượng hoạt chất trong bột sấy phun gồm: $\text{TPC} = 6,93\text{ mg GAE/g}$; $\text{TFC} = 6,18\text{ mg QE/g}$; carotenoid đạt $92,93\text{ }\mu\text{g/g}$; tannin đạt $28,01\text{ mg TAE/g}$; khả năng khử gốc tự do DPPH đạt $77,28%$ với $\text{IC}_{50} = 9,48\text{ mg/mL}$.

Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật tối ưu và chỉ tiêu chất lượng của các sản phẩm chế biến từ trái lê-ki-ma được thể hiện dưới đây:

Quy trình chế biến Điều kiện tối ưu TPC (mg GAE/g) TFC (mg QE/g) Carotenoid ($\mu$g/g) Tannin (mg TAE/g) DPPH (%) $\text{IC}_{50}$ (mg/mL) Hoạt độ nước ($a_w$)
Trích ly dung môi Ethanol 70%, 50°C, 45 phút, tỷ lệ 1/7 g/mL 9,59 8,62 150,54 68,84 84,59 7,32 —
Thủy phân enzyme Pectinase 60 UI/g, 61°C, 65 phút 8,73 7,79 119,14 53,55 86,21 7,82 —
Cô quay chân không 71°C, 51 phút 8,02 7,03 101,83 40,89 79,64 7,35 0,801
Sấy phun tạo bột Maltodextrin 17,8%, khí vào 171,5°C, nhập liệu 16 rpm 6,93 6,18 92,93 28,01 77,28 9,48 0,422

6. Thử nghiệm in-vivo đối với các sản phẩm từ trái lê-ki-ma về khả năng bảo vệ gan

Thử nghiệm trên mô hình chuột bị gây tổn thương viêm gan mạn bằng $\text{CCl}_4$ trong 42 ngày cho thấy:

  • Chuột ở lô bệnh lý ($\text{CCl}_4$) bị sụt giảm thể trọng, các chỉ số men gan AST, ALT, GGT trong huyết thanh tăng cao, nồng độ protein toàn phần và albumin suy giảm, nồng độ cholesterol và triglyceride rối loạn, mô gan xuất hiện thoái hóa mỡ và hoại tử tế bào gan diện rộng với điểm mô bệnh học HAI cao.
  • Ở các lô chuột được cho uống dịch lê-ki-ma trích ly, dịch lê-ki-ma cô quay chân không và bột lê-ki-ma sấy phun, các chỉ số men gan (AST, ALT, GGT) giảm rõ rệt về gần mức sinh lý bình thường; hàm lượng protein toàn phần, albumin được cải thiện; các chỉ số lipid máu được điều hòa; nồng độ MDA và protein carbonyl trong gan giảm; tổn thương mô học gan giảm đáng kể. Hiệu quả bảo vệ và hỗ trợ phục hồi tổn thương gan của cả 3 dòng sản phẩm tương đương với thuốc đối chứng dương silymarin.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã đạt được những đóng góp khoa học và thực tiễn cụ thể:

  • Về mặt lý luận và cơ sở dữ liệu: Luận án cung cấp hệ thống số liệu khoa học đầy đủ về sự biến đổi thành phần hóa sinh (chất khô hòa tan, tinh bột, acid tổng số, đường khử), các hợp chất có hoạt tính sinh học (carotenoid, polyphenol tổng, flavonoid tổng, tannin) và hoạt tính quét gốc tự do DPPH của trái lê-ki-ma trồng tại ĐBSCL trong quá trình tồn trữ sau thu hoạch.
  • Về mặt công nghệ: Thiết lập và chứng minh thực nghiệm các mô hình toán học hồi quy bề mặt đáp ứng (RSM/CCD) mô tả chính xác sự tương tác của các yếu tố công nghệ trong 4 quá trình: trích ly bằng ethanol, thủy phân bằng pectinase, cô đặc bằng cô quay chân không và sấy phun tạo bột vi bọc với maltodextrin. Xác định được bộ thông số tối ưu cho từng công đoạn nhằm bảo tồn tối đa các hợp chất có hoạt tính sinh học mẫn cảm nhiệt.
  • Về mặt ứng dụng sinh học: Lần đầu tiên chứng minh bằng thực nghiệm in-vivo trên động vật rằng các sản phẩm chế biến sâu từ trái lê-ki-ma (dịch trích ly, dịch cô quay, bột sấy phun) có hiệu quả bảo vệ gan, giảm men gan, giảm stress oxy hóa và giảm mức độ tổn thương mô gan tương đương với silymarin trên mô hình viêm gan mạn do $\text{CCl}_4$.

Kiến nghị của luận án: Đề xuất triển khai ứng dụng các thông số công nghệ đã tối ưu hóa vào quy mô thử nghiệm bán công nghiệp; sử dụng dịch cô đặc và bột lê-ki-ma sấy phun làm nguyên liệu chức năng bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm, đồ uống hoặc thực phẩm bảo vệ sức khỏe.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

  • Nguồn nguyên liệu thực nghiệm thu thập tập trung chủ yếu tại khu vực xã Mỹ Khánh, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ, chưa khảo sát so sánh biến động thành phần hoạt chất của các giống hoặc vùng sinh thái khác nhau tại ĐBSCL.
  • Thử nghiệm đánh giá hoạt tính bảo vệ gan mới dừng lại ở mô hình thử nghiệm tiền lâm sàng trên động vật (chuột thí nghiệm) bị gây độc bằng $\text{CCl}_4$, chưa thực hiện thử nghiệm lâm sàng trên người.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Nghiên cứu độ ổn định, hạn sử dụng và động học suy giảm hoạt chất của bột lê-ki-ma sấy phun trong các điều kiện bao gói và bảo quản khác nhau.
  • Mở rộng nghiên cứu tinh sạch và định danh chi tiết từng hợp chất polyphenol, carotenoid đơn lẻ bằng các kỹ thuật sắc ký hiện đại (HPLC/LC-MS).
  • Thử nghiệm bổ sung bột hoặc dịch lê-ki-ma vào các ma trận thực phẩm cụ thể (sữa chua, bánh nướng, đồ uống dinh dưỡng) và đánh giá cảm quan, hạn dùng của sản phẩm thương mại.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo cho:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các ngành Công nghệ thực phẩm, Hóa sinh thực phẩm, Công nghệ sau thu hoạch và Dược liệu: tham khảo về quy trình quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa RSM, phương pháp phân tích hoạt tính sinh học và thiết kế mô hình thử nghiệm in-vivo.
  • Giảng viên và cán bộ nghiên cứu: sử dụng dữ liệu thực nghiệm về động học enzyme pectinase, thông số sấy phun vi bọc và các phản ứng hóa sinh của trái lê-ki-ma làm tài liệu giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu.
  • Các doanh nghiệp chế biến nông sản và sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe: ứng dụng quy trình trích ly, cô quay chân không và sấy phun bột lê-ki-ma để đa dạng hóa sản phẩm, nâng cao giá trị kinh tế cho nguồn nông sản tại vùng ĐBSCL.

Câu hỏi thường gặp

1. Thời gian và nhiệt độ tồn trữ thích hợp nhất sau thu hoạch của trái lê-ki-ma là bao nhiêu? Trái lê-ki-ma sau thu hoạch tồn trữ ở nhiệt độ phòng ($30\div32^\circ\text{C}$) duy trì được chất lượng hóa lý và hàm lượng các hoạt chất sinh học (TPC, TFC, carotenoid, tannin, hoạt tính DPPH) ở mức cao nhất trong khoảng thời gian từ 8 đến 10 ngày.

2. Điều kiện tối ưu của quá trình trích ly hoạt chất từ paste lê-ki-ma bằng dung môi ethanol được xác định như thế nào? Quá trình trích ly đạt tối ưu tại nồng độ ethanol 70%, nhiệt độ 50°C, thời gian 45 phút, tỷ lệ paste lê-ki-ma/ethanol là 1/7 g/mL. Dịch chiết thu được đạt $\text{TPC} = 9,59\text{ mg GAE/g}$, $\text{TFC} = 8,62\text{ mg QE/g}$, carotenoid đạt $150,54\text{ }\mu\text{g/g}$, tannin đạt $68,84\text{ mg TAE/g}$ và hoạt tính khử DPPH đạt $84,59%$ ($\text{IC}_{50} = 7,32\text{ mg/mL}$).

3. Quá trình sấy phun bột lê-ki-ma đạt chế độ tối ưu ở các thông số công nghệ nào? Chế độ sấy phun tối ưu gồm: tỷ lệ chất mang maltodextrin bổ sung 17,8%, nhiệt độ không khí đầu vào 171,5°C và tốc độ dòng nhập liệu 16 rpm. Sản phẩm bột thu được có hoạt độ nước $a_w = 0,422$, $\text{TPC} = 6,93\text{ mg GAE/g}$, $\text{TFC} = 6,18\text{ mg QE/g}$, carotenoid đạt $92,93\text{ }\mu\text{g/g}$ và DPPH đạt $77,28%$.

4. Hiệu quả bảo vệ gan của các sản phẩm từ trái lê-ki-ma được chứng minh qua những chỉ tiêu sinh học nào? Hiệu quả bảo vệ gan được chứng minh trên chuột gây viêm gan mạn bằng $\text{CCl}_4$ thông qua việc làm giảm đáng kể nồng độ các men gan (AST, ALT, GGT) trong huyết thanh, phục hồi hàm lượng protein toàn phần và albumin, điều hòa lipid máu (cholesterol, triglyceride), giảm nồng độ MDA và protein carbonyl trong mô gan, đồng thời giảm điểm tổn thương mô bệnh học (HAI), cho kết quả tương đương chất đối chứng silymarin.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Xuân Hiển đã hoàn thành nghiên cứu toàn diện từ khâu xác định độ chín tối ưu sau thu hoạch (8–10 ngày ở 30–32°C) đến tối ưu hóa các thông số kỹ thuật chế biến sâu gồm trích ly, thủy phân pectinase, cô quay chân không và sấy phun tạo bột từ trái lê-ki-ma (Pouteria campechiana). Các sản phẩm dịch trích ly, dịch cô đặc và bột sấy phun đều duy trì hàm lượng cao các hợp chất polyphenol, flavonoid, carotenoid, tannin cùng khả năng quét gốc tự do DPPH. Thử nghiệm in-vivo trên chuột bị gây tổn thương viêm gan mạn bởi $\text{CCl}_4$ khẳng định các sản phẩm chế biến từ trái lê-ki-ma có tác dụng bảo vệ tế bào gan tương đương silymarin. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và quy trình công nghệ phục vụ việc khai thác, chế biến và nâng cao giá trị thương phẩm cho nguồn nguyên liệu lê-ki-ma tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long.