Nghiên cứu chiết xuất hợp chất sinh học từ vỏ mãng cầu ta Annona squamosa L.

Tổng hợp kiến thức Chiết xuất hợp chất sinh học từ vỏ mãng cầu ta và ứng ..., tiếp cận khoa học, hỗ trợ học tập và nghiên cứu hiệu quả trong hóa học

• Tác giả: Nguyễn Thị Trang
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phan Tài Huân
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Chiết xuất hợp chất sinh học từ vỏ mãng cầu ta và ứng dụng trong thực phẩm
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về polyphenol
• 1.2. Phân loại polyphenol
• 1.3. Hoạt tính sinh học của polyphenol
• 1.4. Tổng quan về mãng cầu ta
• 1.5. Hoạt tính sinh học mãng cầu
• 1.6. Một số nghiên cứu về mãng cầu ta trong và ngoài nước
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu
• 2.2. Hóa chất và thiết bị
• 2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 2.4. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa
• 2.5. Trích ly vỏ mãng cầu ta có hỗ trợ enzyme (pectinase, cellulase, hỗn hợp pectinase/cellulase) với dung môi nước
• 2.6. Trích ly vỏ mãng cầu ta bằng phương pháp khuấy từ
• 2.7. Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học có hỗ trợ vi sóng
• 2.8. Sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu, xác định tính chất hóa lý bột sấy phun
• 2.9. Xây dựng mô hình dự đoán thời hạn (shelf-life) bảo quản dịch chiết, bột sấy phun
• 2.10. Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn và nồng độ ức chế tái thiểu của dịch chiết và bột sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu ta
• 2.11. Đánh giá tính an toàn dịch chiết vỏ mãng cầu
• 2.12. Ứng dụng dịch chiết mãng cầu trong bảo quản tôm thẻ chân trắng ở điều kiện lạnh
• 2.13. Các phương pháp phân tích
• 2.13.1. Xác định phenolic tổng theo phương pháp Folin-Ciocalteu
• 2.13.2. Xác định hoạt tính chống oxy hóa của polyphenol theo phương pháp DPPH
• 2.13.3. Xác định hoạt tính chống oxy hóa của polyphenol theo phương pháp ABTS
• 2.13.4. Định tính một số hợp chất có hoạt tính sinh học
• 2.13.5. Xác định thời hạn bảo quản (Shelf-life) cao chiết, bột sấy phun vỏ mãng cầu
• 2.13.6. Xác định một số chỉ tiêu hóa lý tôm thẻ chân trắng
• 2.13.7. Xác định một số tính chất hóa lý của bột sấy phun từ vỏ mãng cầu ta
• 2.13.8. Các thông số đánh giá tính an toàn của dịch chiết vỏ mãng cầu ta
• 2.13.9. Phân tích huyết học và sinh hóa máu
• 2.13.10. Xác định khái lượng cơ quan tổng quát
• 2.13.11. Phân tích nước tiểu
• 2.13.12. Đánh giá mô học
• 2.13.13. Đánh giá các thông số thực nghiệm mô hình trị viêm khớp dạng thấp ở chuột bằng dịch chiết vỏ mãng cầu ta
• 2.14. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến TPC và TEAC của vỏ mãng cầu ta
• 3.2. Khảo sát quá trình trích ly polyphenol từ vỏ mãng cầu với sự hỗ trợ của enzyme với dung môi nước
• 3.3. Ảnh hưởng tỷ lệ enzyme pectinase/cellulase
• 3.4. Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi
• 3.5. Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly
• 3.6. Khảo sát ảnh hưởng pH
• 3.7. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme
• 3.8. Khảo sát quá trình trích ly có hỗ trợ khuấy từ với dung môi ethanol
• 3.9. Ảnh hưởng thời gian trích ly
• 3.10. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ethanol
• 3.11. Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi
• 3.12. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ
• 3.13. Khảo sát quá trình trích ly có hỗ trợ vi sóng
• 3.14. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ethanol
• 3.15. Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi
• 3.16. Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly
• 3.17. Khảo sát ảnh hưởng công suất trích ly
• 3.18. Tái cấu trúc trích ly TPC, TEAC từ vỏ mãng cầu ta có hỗ trợ vi sóng
• 3.19. Tính chất hóa lý bột sấy phun vỏ mãng cầu ta với chất mang khác nhau
• 3.19.1. Độ ẩm, TPC, TEAC của bột sấy phun với gum arabic và maltodextrin
• 3.19.2. Độ màu, hiệu suất thu hồi bột sấy phun từ vỏ mãng cầu ta
• 3.19.3. Tỷ trọng, độ hút ẩm, độ hòa tan và góc nghỉ của chất mang và bột sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu ta
• 3.19.4. Đặc điểm hình dạng và kích thước phân bố hạt của bột sấy phun
• 3.20. Xây dựng mô hình dự đoán thời gian bảo quản (shelf-life) dịch chiết và bột sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu ta
• 3.20.1. Xây dựng mô hình dự đoán thời gian bảo quản dịch chiết vỏ mãng cầu ta
• 3.20.2. Xây dựng mô hình shelf-life (mô hình dự đoán thời gian bảo quản) cho bột sấy phun GA 10%
• 3.21. Định tính các hợp chất có hoạt tính sinh học, đánh giá khả năng kháng khuẩn cao chiết và bột sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu ta
• 3.21.1. Định tính các hợp chất có hoạt tính sinh học
• 3.21.2. Đánh giá khả năng kháng khuẩn và nồng độ ức chế tái thiểu của cao chiết và bột sấy phun vỏ mãng cầu ta
• 3.22. Ứng dụng dịch chiết trong bảo quản tôm thẻ chân trắng ở điều kiện lạnh
• 3.22.1. Ảnh hưởng nồng độ polyphenol dịch chiết đến khối lượng tôm
• 3.22.2. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến giá trị pH
• 3.22.3. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến chỉ số PV
• 3.22.4. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến chỉ số TVB-N
• 3.22.5. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến chỉ số TBARs
• 3.22.6. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến giá trị màu sắc
• 3.22.7. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến cấu trúc theo thời gian bảo quản
• 3.23. Đánh giá tính an toàn dịch chiết vỏ mãng cầu ta và ứng dụng dịch chiết vỏ mãng cầu ta trong điều trị viêm khớp dạng thấp ở chuột
• 3.23.1. Đánh giá tính an toàn dịch chiết vỏ mãng cầu ta
• 3.23.2. Ứng dụng dịch chiết vỏ mãng cầu ta trong điều trị viêm khớp dạng thấp ở chuột
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về vỏ mãng cầu ta và hợp chất sinh học

Vỏ mãng cầu ta (Annona squamosa L.) là một nguồn nguyên liệu phong phú chứa nhiều hợp chất sinh học có giá trị. Các hợp chất tự nhiên trong vỏ mãng cầu ta bao gồm polyphenol, tannin, saponin, và nhiều hợp chất khác có tác dụng sinh học. Nghiên cứu cho thấy, vỏ mãng cầu ta không chỉ có khả năng kháng khuẩn mà còn có hoạt tính kháng oxy hóa cao, giúp bảo vệ tế bào khỏi sự tổn thương do các gốc tự do. Việc chiết xuất các hợp chất sinh học từ vỏ mãng cầu ta có thể mang lại nhiều lợi ích cho ngành thực phẩm, đặc biệt trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng.

1.1. Tầm quan trọng của polyphenol

Polyphenol là một nhóm hợp chất sinh học quan trọng, được biết đến với khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ. Chúng có thể giúp ngăn ngừa nhiều bệnh lý liên quan đến lão hóa và các bệnh mãn tính. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, polyphenol có trong vỏ mãng cầu ta có thể cải thiện sức khỏe tim mạch và giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường. Việc chiết xuất polyphenol từ vỏ mãng cầu ta không chỉ giúp tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên mà còn tạo ra các sản phẩm thực phẩm chức năng có giá trị dinh dưỡng cao.

II. Phương pháp chiết xuất hợp chất sinh học

Quá trình chiết xuất sinh học từ vỏ mãng cầu ta được thực hiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm chiết xuất bằng dung môi, chiết xuất vi sóng và chiết xuất bằng enzyme. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Chiết xuất bằng vi sóng, chẳng hạn, cho phép thu được hợp chất sinh học với hiệu suất cao hơn trong thời gian ngắn hơn. Nghiên cứu cho thấy, sử dụng ethanol 60% làm dung môi chiết xuất có thể tối ưu hóa hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng từ vỏ mãng cầu ta.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình chiết xuất sinh học, bao gồm nhiệt độ, thời gian chiết xuất, và tỷ lệ nguyên liệu/dung môi. Nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ chiết xuất tối ưu là 60°C trong 8 giờ, giúp thu được dịch chiết có hàm lượng polyphenol cao nhất. Việc điều chỉnh các yếu tố này không chỉ giúp tăng cường hiệu quả chiết xuất mà còn đảm bảo an toàn thực phẩm, đáp ứng các tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm.

III. Ứng dụng trong thực phẩm

Dịch chiết từ vỏ mãng cầu ta có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, đặc biệt là trong việc bảo quản thực phẩm. Các hợp chất sinh học trong dịch chiết có khả năng kháng khuẩn và chống oxy hóa, giúp kéo dài thời gian bảo quản của các sản phẩm thực phẩm như tôm, cá. Nghiên cứu cho thấy, tôm thẻ chân trắng được bảo quản bằng dịch chiết từ vỏ mãng cầu ta có chất lượng tốt hơn so với các mẫu không sử dụng dịch chiết. Điều này chứng tỏ rằng, việc ứng dụng dịch chiết từ vỏ mãng cầu ta không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

3.1. Tác dụng bảo quản thực phẩm

Việc sử dụng dịch chiết từ vỏ mãng cầu ta trong bảo quản thực phẩm đã cho thấy hiệu quả rõ rệt. Các chỉ số như pH, chỉ số peroxide (PV), và chỉ số TBARs đều được cải thiện đáng kể khi sử dụng dịch chiết này. Nghiên cứu cho thấy, tôm được bảo quản bằng dịch chiết có chỉ số PV thấp hơn, cho thấy sự oxi hóa lipid được kiểm soát tốt hơn. Điều này không chỉ giúp kéo dài thời gian bảo quản mà còn giữ được hương vị và chất lượng của sản phẩm thực phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngày càng gia tăng nhu cầu sử dụng các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học trong bảo quản và chế biến thực phẩm, mãng cầu ta (Annona squamosa L.) được xem là nguồn nguyên liệu tiềm năng với hàm lượng polyphenol cao và khả năng kháng oxy hóa mạnh. Theo ước tính, việc khai thác các hợp chất polyphenol từ vỏ mãng cầu ta không chỉ góp phần nâng cao giá trị phụ phẩm nông nghiệp mà còn mở ra hướng phát triển các sản phẩm bảo quản tự nhiên, an toàn cho sức khỏe. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ mãng cầu ta, đánh giá khả năng kháng khuẩn, độc tính, cũng như ứng dụng dịch chiết trong bảo quản tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) trong điều kiện lạnh. Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại Việt Nam, với nguyên liệu thu hoạch từ vùng núi Bà Đen, Tây Ninh, trong khoảng thời gian từ tháng 8 đến tháng 11 năm 2022. Mục tiêu cụ thể là xác định điều kiện trích ly tối ưu để thu nhận dịch chiết có hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa cao, xây dựng mô hình dự đoán thời gian bảo quản (shelf-life) cho dịch chiết và bột sấy phun, đồng thời đánh giá tính an toàn và hiệu quả ứng dụng trong bảo quản thủy sản. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm bảo quản thực phẩm tự nhiên, góp phần giảm thiểu sử dụng chất bảo quản hóa học, đồng thời tạo giá trị gia tăng cho phụ phẩm nông nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết về polyphenol và hoạt tính sinh học: Polyphenol là nhóm hợp chất chứa nhiều vòng benzen với nhóm hydroxyl, có khả năng kháng oxy hóa mạnh, vượt trội hơn cả vitamin C và E. Các nhóm polyphenol chính gồm flavonoid, acid phenolic, stilbenoids, với các tác dụng sinh học như kháng khuẩn, kháng viêm, chống ung thư và bảo vệ tế bào.

• Mô hình trích ly bằng phương pháp hỗ trợ vi sóng (Microwave Assisted Extraction - MAE): Sử dụng năng lượng vi sóng để làm nóng nhanh dung môi và nguyên liệu, tăng hiệu quả chiết xuất polyphenol trong thời gian ngắn, giảm lượng dung môi và nhiệt độ so với phương pháp truyền thống.

• Mô hình sấy phun tạo bột hòa tan: Sấy phun là kỹ thuật chuyển dịch chiết lỏng thành dạng bột khô, giữ được hoạt tính sinh học, tăng tính ổn định và tiện lợi trong bảo quản, vận chuyển.

• Mô hình dự đoán thời gian bảo quản (shelf-life) dựa trên hệ số Q10: Dự đoán tốc độ suy giảm hoạt tính polyphenol và khả năng kháng oxy hóa theo thời gian và nhiệt độ bảo quản, giúp xác định thời gian sử dụng tối ưu của sản phẩm.

Các khái niệm chính bao gồm: hàm lượng polyphenol tổng (TPC), hoạt tính kháng oxy hóa theo phương pháp DPPH và ABTS, nồng độ tối thiểu ức chế vi khuẩn (MIC), độc tính cấp và bán mãn tính, cũng như các chỉ tiêu hóa lý của bột sấy phun như độ ẩm, độ hòa tan, tỷ trọng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu vỏ mãng cầu ta thu hoạch từ vùng núi Bà Đen, Tây Ninh. Tôm thẻ chân trắng kích cỡ 50-55 con/kg được sử dụng để thử nghiệm bảo quản. Chuột nhắt trắng Swiss albino dùng trong đánh giá độc tính và hiệu quả điều trị viêm khớp.

• Phương pháp phân tích:

  • Trích ly polyphenol bằng phương pháp hỗ trợ vi sóng với các biến số: nồng độ ethanol (40-70%), tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (1/15 đến 1/30 g/mL), thời gian (1-7 phút), công suất vi sóng (95-284 W). Tối ưu hóa điều kiện bằng phương pháp thiết kế thí nghiệm Box-Behnken và phân tích hồi quy.

  • Đánh giá hàm lượng polyphenol tổng (TPC) theo phương pháp Folin-Ciocalteu, hoạt tính kháng oxy hóa bằng DPPH và ABTS.

  • Sấy phun dịch chiết với các chất mang maltodextrin và gum arabic ở các tỷ lệ khác nhau, đánh giá các chỉ tiêu hóa lý (độ ẩm, độ hòa tan, tỷ trọng, kích thước hạt).

  • Xác định khả năng kháng khuẩn in vitro đối với sáu chủng vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm bằng phương pháp khuếch tán đĩa, xác định MIC.

  • Thử nghiệm bảo quản tôm thẻ chân trắng bằng lớp phủ chitosan kết hợp dịch chiết polyphenol, theo dõi các chỉ tiêu pH, chỉ số peroxide (PV), TBARs, TVB-N, màu sắc và cấu trúc trong 12 ngày bảo quản lạnh (4°C).

  • Đánh giá độc tính cấp và bán mãn tính trên chuột, xác định LD50, phân tích huyết học, sinh hóa máu và mô học.

  • Thử nghiệm hiệu quả điều trị viêm khớp dạng thấp trên chuột bằng dịch chiết.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình thu thập nguyên liệu và chuẩn bị mẫu từ tháng 8 đến tháng 11 năm 2022; thực hiện các thí nghiệm trích ly, sấy phun và đánh giá hoạt tính từ tháng 12/2022 đến tháng 3/2023; thử nghiệm bảo quản và độc tính từ tháng 4 đến tháng 6/2023; phân tích dữ liệu và hoàn thiện luận văn trong tháng 7-8/2023.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Điều kiện sấy nguyên liệu tối ưu: Sấy vỏ mãng cầu ta ở nhiệt độ 60°C trong 8 giờ đạt độ ẩm khoảng 12%, giữ được hàm lượng polyphenol tổng (TPC) và hoạt tính kháng oxy hóa cao hơn so với các mức nhiệt khác (50°C, 70°C, 80°C).

2. Tối ưu trích ly polyphenol bằng MAE: Dịch chiết thu được với nồng độ ethanol 60%, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/25 (g/mL), thời gian 5 phút và công suất vi sóng 214 W có TPC đạt 100,15 mg GAE/g nguyên liệu khô, hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH là 673,0 µmol TE/g và ABTS là 1409,6 µmol TE/g, cao hơn đáng kể so với các điều kiện khác (p < 0,05).

3. Thành phần hợp chất sinh học: Dịch chiết và bột sấy phun chứa các hợp chất như tannin, saponin, steroid, terpenoid, coumarin, có khả năng kháng khuẩn hiệu quả với các vi khuẩn Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Shigella spp. và Listeria spp. Nồng độ tối thiểu ức chế (MIC) dao động từ 25 đến 100 mg/mL tùy chủng.

4. Ứng dụng bảo quản tôm thẻ chân trắng: Tôm được phủ lớp chitosan 1,5% kết hợp dịch chiết polyphenol với hàm lượng 300 mg GAE/L sau 12 ngày bảo quản lạnh (4°C) có chỉ số peroxide (PV) là 4,93 meq/kg, TBARs 1,73 mg MDA/kg, TVB-N 28,39 mg N/100g, giảm đáng kể so với mẫu đối chứng (p < 0,05). Màu sắc và cấu trúc tôm được duy trì tốt hơn.

5. Đặc tính bột sấy phun: Bột sấy phun với 10% gum arabic có độ ẩm 4,73%, độ hòa tan 87,25%, tỷ trọng 371,81 g/L, giữ được hàm lượng polyphenol cao hơn so với các chất mang khác. Thời gian bảo quản dự đoán giữ được 85% TPC và TEAC lần lượt là 13,17 ngày (TPC), 18,27 ngày (DPPH) và 24,73 ngày (ABTS).

6. Đánh giá độc tính và hiệu quả điều trị: Dịch chiết không gây tác dụng phụ trên hành vi và các chỉ số sinh hóa của chuột trong thử nghiệm độc tính cấp và bán mãn tính (LD50 7000 mg/kg). Ngoài ra, dịch chiết có khả năng phòng và điều trị viêm khớp dạng thấp trên chuột, giảm phù nề và các chỉ số viêm.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc sấy nguyên liệu ở 60°C là phù hợp để giữ lại hàm lượng polyphenol và hoạt tính sinh học, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về bảo quản polyphenol trong nguyên liệu thực vật. Phương pháp trích ly MAE tối ưu giúp rút ngắn thời gian và tăng hiệu suất chiết xuất so với phương pháp ngâm truyền thống, đồng thời giảm lượng dung môi sử dụng, phù hợp với xu hướng xanh và bền vững trong công nghệ thực phẩm.

Sự hiện diện của các hợp chất sinh học đa dạng trong dịch chiết và bột sấy phun góp phần tạo nên khả năng kháng khuẩn rộng rãi, có thể thay thế các chất bảo quản hóa học truyền thống, giảm thiểu nguy cơ dị ứng và ô nhiễm môi trường. Ứng dụng dịch chiết trong bảo quản tôm thẻ chân trắng cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm quá trình oxy hóa lipid và duy trì chất lượng sản phẩm trong điều kiện lạnh, mở ra tiềm năng ứng dụng trong ngành thủy sản.

Mô hình dự đoán thời gian bảo quản dựa trên hệ số Q10 cho phép ước lượng chính xác thời gian sử dụng sản phẩm, hỗ trợ quản lý chất lượng và logistics trong sản xuất. Đánh giá độc tính và hiệu quả điều trị viêm khớp dạng thấp khẳng định tính an toàn và tiềm năng phát triển sản phẩm chức năng từ dịch chiết mãng cầu ta.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ đường thể hiện sự thay đổi TPC, TEAC theo thời gian bảo quản ở các nhiệt độ khác nhau, bảng so sánh chỉ số PV, TBARs, TVB-N giữa các mẫu tôm, và biểu đồ vòng kháng khuẩn thể hiện hiệu quả ức chế vi khuẩn của dịch chiết và bột sấy phun.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình sấy nguyên liệu và trích ly MAE tối ưu: Khuyến nghị các cơ sở sản xuất sử dụng sấy nguyên liệu ở 60°C và trích ly bằng MAE với ethanol 60%, tỷ lệ 1/25 g/mL, công suất 214 W trong 5 phút để thu nhận dịch chiết polyphenol chất lượng cao, nâng cao hiệu quả sản xuất trong vòng 6 tháng tới.

2. Phát triển sản phẩm bột sấy phun với gum arabic 10%: Khuyến khích sử dụng gum arabic làm chất mang trong sấy phun để bảo quản polyphenol, tăng độ ổn định và tiện lợi trong bảo quản, vận chuyển, dự kiến triển khai thử nghiệm quy mô công nghiệp trong 1 năm.

3. Ứng dụng dịch chiết trong bảo quản thủy sản: Đề xuất phối hợp với các doanh nghiệp thủy sản áp dụng lớp phủ chitosan kết hợp dịch chiết polyphenol mãng cầu ta để kéo dài thời gian bảo quản tôm thẻ chân trắng, giảm thiểu sử dụng chất bảo quản hóa học, nâng cao chất lượng sản phẩm trong vòng 12 tháng.

4. Nghiên cứu mở rộng về tính an toàn và công dụng dược liệu: Khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về độc tính lâu dài và các tác dụng sinh học khác của dịch chiết mãng cầu ta, đặc biệt trong điều trị viêm khớp và các bệnh viêm mãn tính, nhằm phát triển sản phẩm chức năng trong 2-3 năm tới.

5. Xây dựng mô hình dự đoán shelf-life ứng dụng trong quản lý chất lượng: Khuyến nghị các doanh nghiệp áp dụng mô hình dự đoán thời gian bảo quản dựa trên hệ số Q10 để tối ưu hóa chuỗi cung ứng và giảm thiểu lãng phí sản phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về trích ly polyphenol, kỹ thuật sấy phun và ứng dụng trong bảo quản thực phẩm, hỗ trợ phát triển đề tài nghiên cứu và luận văn.

2. Doanh nghiệp sản xuất và chế biến thực phẩm, thủy sản: Thông tin về quy trình trích ly, bảo quản tự nhiên giúp doanh nghiệp nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm chi phí và đáp ứng yêu cầu an toàn thực phẩm.

3. Chuyên gia dinh dưỡng và y học cổ truyền: Nghiên cứu về hoạt tính sinh học, độc tính và tác dụng điều trị viêm khớp dạng thấp của dịch chiết mãng cầu ta cung cấp cơ sở khoa học cho phát triển sản phẩm chức năng và dược liệu.

4. Cơ quan quản lý và phát triển nông nghiệp bền vững: Luận văn góp phần thúc đẩy khai thác hiệu quả phụ phẩm nông nghiệp, giảm ô nhiễm môi trường và phát triển kinh tế tuần hoàn trong ngành nông nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Polyphenol là gì và tại sao quan trọng trong bảo quản thực phẩm?
   Polyphenol là nhóm hợp chất tự nhiên có khả năng kháng oxy hóa mạnh, giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa lipid và vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm. Ví dụ, dịch chiết polyphenol từ mãng cầu ta có hoạt tính kháng oxy hóa cao, giúp kéo dài thời gian bảo quản tôm thẻ chân trắng.

2. Phương pháp trích ly hỗ trợ vi sóng có ưu điểm gì?
   Phương pháp này rút ngắn thời gian trích ly, giảm lượng dung môi và nhiệt độ sử dụng, đồng thời tăng hiệu suất chiết xuất polyphenol so với phương pháp truyền thống. Nghiên cứu cho thấy điều kiện tối ưu là ethanol 60%, 5 phút, công suất 214 W.

3. Dịch chiết polyphenol từ mãng cầu ta có an toàn khi sử dụng không?
   Theo kết quả thử nghiệm độc tính cấp và bán mãn tính trên chuột, dịch chiết không gây tác dụng phụ với LD50 lên đến 7000 mg/kg, cho thấy tính an toàn cao khi sử dụng trong bảo quản thực phẩm và ứng dụng y học.

4. Làm thế nào dịch chiết polyphenol giúp bảo quản tôm thẻ chân trắng?
   Dịch chiết kết hợp với lớp phủ chitosan tạo màng bảo vệ chống oxy hóa và kháng khuẩn, giảm chỉ số peroxide, TBARs và TVB-N, duy trì màu sắc và cấu trúc tôm trong 12 ngày bảo quản lạnh, cải thiện chất lượng sản phẩm.

5. Mô hình dự đoán shelf-life dựa trên hệ số Q10 hoạt động như thế nào?
   Mô hình sử dụng hệ số Q10 để ước lượng tốc độ suy giảm hoạt tính polyphenol và khả năng kháng oxy hóa theo nhiệt độ bảo quản, giúp dự đoán thời gian giữ được 85% hoạt tính ban đầu, hỗ trợ quản lý chất lượng sản phẩm hiệu quả.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định được điều kiện sấy nguyên liệu và trích ly tối ưu để thu nhận dịch chiết polyphenol có hoạt tính sinh học cao từ vỏ mãng cầu ta.
• Phương pháp trích ly hỗ trợ vi sóng cho hiệu suất cao, thời gian ngắn và thân thiện môi trường.
• Dịch chiết và bột sấy phun giữ được hoạt tính kháng oxy hóa và kháng khuẩn, có thể ứng dụng hiệu quả trong bảo quản tôm thẻ chân trắng.
• Đánh giá độc tính và thử nghiệm điều trị viêm khớp dạng thấp trên chuột khẳng định tính an toàn và tiềm năng dược liệu của dịch chiết.
• Đề xuất áp dụng quy trình và mô hình dự đoán shelf-life trong sản xuất, đồng thời mở rộng nghiên cứu ứng dụng trong ngành thực phẩm và dược phẩm.

Hành động tiếp theo: Khuyến nghị các doanh nghiệp và viện nghiên cứu triển khai thử nghiệm quy mô công nghiệp, đồng thời phát triển sản phẩm chức năng từ dịch chiết mãng cầu ta nhằm nâng cao giá trị kinh tế và sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG Đ¾I HâC NÔNG LÂM TP. Hè CHÍ MINH NGUYàN THà TRANG TRÍCH LY CÁC HþP CHÂT CÓ HO¾T TÍNH SINH HâC TĆ Vä MÃNG CÄU TA (ANNONA SQUAMOSA L.) VÀ ĄNG DĀNG TRONG THĂC PHÆM Chuyên ngành: Công nghã thăc phÇm Mã sç: 9.01 LUÊN ÁN TI¾N S) NGÀNH CÔNG NGHâ THĂC PHÆM TP.HCM - Năm 2023 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG Đ¾I HâC NÔNG LÂM TP. Hè CHÍ MINH NGUYàN THà TRANG TRÍCH LY CÁC HþP CHÂT CÓ HO¾T TÍNH SINH HâC TĆ Vä MÃNG CÄU TA (ANNONA SQUAMOSA L.) VÀ ĄNG DĀNG TRONG THĂC PHÆM Chuyên ngành: Công nghã thăc phÇm Mã sç: 9.01 LUÊN ÁN TI¾N S) NGÀNH CÔNG NGHâ THĂC PHÆM Cán bá h°ãng dÉn: PGS.TS PHAN T¾I HUÂN TP.HCM- Năm 2023 i LäI CAM ĐOAN Tôi xin cam oan kÁt quÁ căa à tài: <Trích ly các hÿp chÃt có ho¿t tính sinh hãc tć vå mãng cÅu ta (Annona Squamosa L.) và ąng dāng trong thăc phÇm” là công trình nghiên cąu căa cá nhân tôi d°ới sự h°ớng d¿n PGS.TS Phan T¿i Huân. Các sá liáu, kÁt quÁ nêu trong luÁn án là trung thực, không sao chép từ bÃt kỳ một ngußn nào và ch°a từng °ÿc ai công bá trong bÃt kỳ công trình nào khác cho tới thßi iểm này.

Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 02 năm 2023 Tác giÁ luÁn văn Nguyán Thá Trang ii LäI CÀM ¡N Trong quá trình thực hián à tài <Trích ly các hÿp chÃt có ho¿t tính sinh hãc tć vå mãng cÅu ta (Annona Squamosa L.) và ąng dāng trong thăc phÇm=. Tôi ã nhÁn °ÿc rÃt nhiÃu sự giúp ỡ và t¿o iÃu kián căa tÁp thể lãnh ¿o, các nhà khoa học, cán bộ, giÁng viên, chuyên viên Khoa Công nghá Hóa học và Thực phẩm - Tr°ßng Đ¿i học Nông Lâm TP.HCM; tÁp thể Ban Giám hiáu, Ban chă nhiám Vián Công nghá sinh học và Thực phẩm -Tr°ßng Đ¿i học Công nghiáp TP.HCM; tÁp thể Ban Giám hiáu, Phòng Sau Đ¿i học, cán bộ các phòng, ban chąc năng Tr°ßng Đ¿i học Nông Lâm TP. Tôi xin bày tß lòng cÁm ¢n chân thành và sự giúp ỡ ó. Tôi xin bày tß lòng biÁt ¢n sâu sắc tới Thầy Phan T¿i Huân ã trực tiÁp h°ớng d¿n, góp ý, hỗ trÿ tôi hoàn thành luÁn án.

Tôi xin chân thành cÁm ¢n Quý ßng nghiáp, sinh viên ¿i học ngành Công nghá Thực phẩm, ngành Ám bÁo chÃt l°ÿng các khóa Tr°ßng Đ¿i học Công nghiáp TP.HCM và gia ình ã ộng viên, khích lá, t¿o iÃu kián giúp ỡ tôi trong suát quá trình thực hián và hoàn thành luÁn án. Cuái cùng, Tôi xin gửi lßi biÁt ¢n Án gia ình ã luôn ßng hành, ộng viên, khích lá, ăng hộ và tài chính và thßi gian trong suát chặng °ßng khó khăn ể hoàn thành luÁn án nghiên cąu này. Đặc biát, Tôi xin tặng ba mẹ các thành quÁ mà con ã ¿t °ÿc. Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Trang iii TÓM TÌT Tên luËn án: <Trích ly các hÿp chÃt có ho¿t tính sinh hãc tć vå mãng cÅu ta (Annona Squamosa L.) và ąng dāng trong thăc phÇm=.

Tác giÁ: Nguyán Thá Trang Chuyên ngành: Công nghã thăc phÇm.01 Nghiên cąu °ÿc thực hián với māc tiêu xác ịnh ph°¢ng pháp trích ly tái °u ể thu nhÁn dịch chiÁt có hàm l°ÿng polyphenol và ho¿t tính kháng oxy hóa cao từ vß mãng cầu ta (Annona Squamosa L. Đßng thßi, ịnh danh các hÿp chÃt có ho¿t tính sinh học sinh học, ánh giá khÁ năng kháng khuẩn, tính an toàn căa dịch chiÁt và ąng dāng dịch chiÁt trong bÁo quÁn tôm thẻ chân trắng á iÃu kián l¿nh. Bên c¿nh ó, xác ịnh nßng ộ chÃt mang phù hÿp ể sÃy phun dịch chiÁt vß mãng cầu ta, xác ịnh các chỉ tiêu hóa lý, ánh giá khÁ năng kháng khuẩn và xây dựng mô hình dự oán shelf 3 life căa dịch chiÁt và bột sÃy phun. KÁt quÁ nghiên cąu cho thÃy, vß mãng cầu sÃy á nhiát ộ khoÁng 600C trong 8 giß s¿ thu °ÿc bột vß mãng cầu có hàm ẩm khoÁng 12%, có hàm l°ÿng polyphenol và ho¿t tính sinh học cao h¢n so với các chÁ ộ sÃy khác.

Trích ly polyphenol từ vß mãng cầu ta có hỗ trÿ vi sóng với nßng ộ ethanol 60%, tỷ lá nguyên liáu/dung môi là 1/25 (g/mL), thßi gian 5 phút, công suÃt 214 W thu °ÿc dịch chiÁt có hàm l°ÿng TPC 100,15 mg GAE/g CK, ho¿t tính kháng oxy hóa 673,0 mol TE/g CK (DPPH) và 1409,6 mol TE/g CK (ABTS) cao nhÃt so với các ph°¢ng pháp khác. Dịch chiÁt, bột sÃy phun vß mãng cầu ta có nhiÃu hÿp chÃt có ho¿t tính sinh học nh° tanin, saponin, steroid, terpenoid, coumarin v. có khÁ năng kháng l¿i vi khuẩn Staphylococus aureus (ATCC 29213), Bacillus cereus (ATCC 10876), Escherichia coli (ATCC 25922), Salmonella typhimurium (ATCC 14028), Shigella spp. và Lysteria spp.

Tôm thẻ chân trắng °ÿc nhúng vào dung dịch chitosan 1,5% có bá sung dịch chiÁt mãng cầu với hàm l°ÿng polyphenol 300 mg GAE/l, bÁo quÁn á 40C sau 12 ngày sÁn phẩm có ộ giÁm khái l°ÿng tôm nhß nhÃt, chỉ sá PV là 4,93 meq/kg, iv chỉ sá TBARs là 1,73 mg MDA/kg, táng hàm l°ÿng nit¢ bay h¢i TVB-N ¿t 28,39 mg N/100g, m¿u giữ °ÿc màu sắc và cÃu trúc tát h¢n so với các m¿u còn l¿i. Nghiên cąu cho thÃy, sÃy phun dịch chiÁt vß mãng cầu với gum arabic 10%, bột sÃy phun có hàm l°ÿng polyphenol cao h¢n so với các nßng ộ khác, có ộ ẩm 4,73%, ộ hòa tan từ 87,25%, ộ hút ẩm 34,57 g/100g, tỷ trọng 371,81 g/L. Nghiên cąu ã sử dāng há sá Q10 ể khÁo sát sự suy giÁm TPC và TEAC căa dịch chiÁt, bột sÃy phun vß mãng cầu ta với chÃt mang gum arabic 10%. à nhiát ộ 300C, thßi h¿n bÁo quÁn dịch chiÁt có TPC và TEAC còn l¿i 85% so với ban ầu lần l°ÿt là 30,79 ngày; 15,54 ngày theo DPPH và 14,4 ngày theo ABTS; thßi gian bÁo quÁn GA 10% có TPC, TEAC còn 85% lần l°ÿt là 13,17 ngày; 18,27 ngày (DPPH) và 24,73 ngày (ABTS) ngày.

Sự suy giÁm TPC và TEAC theo DPPH và ABTS Ãu phù hÿp với mô hình bÁc 2 với há sá t°¢ng quan (R2) lớn h¢n 0,95. Nghiên cąu cũng ã xác ịnh dịch chiÁt vß mãng cầu ta không t¿o ra tác dāng phā ái với hành vi và bánh lý táng quát căa chuột á nghiên cąu ộc tính mãn và ộc tính cÃp (LD50 7000 mg/kg) và có khÁ năng phòng viêm khớp d¿ng thÃp. H¯âNG DÈN KHOA HâC NGHIÊN CĄU SINH PGS. Phan T¿i Huân Nguyán Thá Trang v ABSTRACT Extraction of bioactive compounds from custard apple (Annona Squamosa L.) peel and its application in food Ph.

candidate: Nguyen Thi Trang Major: Food Technology Major code: 9.01 The study aimed to optimize the extraction of the custard apple, Annona Squamosa L. (AS), peel to obtain extracts with high polyphenol content and antioxidant activity. With that, phytochemical screening of the extract was performed. Antibacterial activities and the acute and chronic toxicity of the extract were also determined.

Custard apple peel extract was tested as a natural additive for the preservation of Pacific white shrimps (Litopenaeus vannamei) during cold storage. Besides, the spray-dried encapsulation of AS peel extract was conducted at different concentrations of carrier agents. The physical properties, antioxidant, and antibacterial properties of the spray-dried product were evaluated. Then, modeling was used to predict the shelf-life of the extracts and encapsulated powders.

The study results showed that the extraction pretreatment of AS peels with hot-air drying at 60°C for 8 hours led to a moisture content of f 12% and the best total polyphenol content (TPC) and biological activities. Microwave-assisted extraction (MAE) can be successfully used to extract polyphenols from the AS peel. The optimum condition was found at an ethanol concentration of 60%, extraction time of 5 min, a solvent-solid ratio of 25 mL/g, and microwave power of 214 W. Under these conditions, the extract of custard apple peel achieved a TPC of 100.w, an antioxidant activity of 673.0 µmol TE/g in the DPPH assay, and 1409.6 µmol TE/g in the ABTS assay.

The bioactive compounds in the AS peel extracts and powder products showed the presence of tannins, saponins, steroids, terpenoids, and coumarins. Antimicrobial activity of the AS peel extract was proven against six bacterial strains possibly causing food poisoning diseases, including Staphylococcus aureus (ATCC 29213), vi Bacillus cereus (ATCC 10876), Escherichia coli (ATCC 25922), Salmonella typhimurium (ATCC 14028), Shigella spp. and Listeria spp. Shrimps treated with a 1,5% chitosan-AS extract coating solution had lower increases in weight loss, pH, PV (4.93 meq/kg), TBARs (1.73 mg MDA/kg), TVB-N (28.39 mg N/100g), and improved color and texture properties, compared with the control samples during 12 days of cold storage (4°C).

The best quality was obtained from shrimps coated with chitosan-incorporated AS extract at a concentration of 300 mg GAE/L. A concentration of 10% gum arabic (GA) was considered proper to obtain the AS peel extract encapsulation with the highest TPC. The spray-dried powder was obtained at a very low moisture content of 4.73%, water solubility index of 87.57 g/100 g, and bulk density of 371. The shelf life of the product was assessed by using the Q10 value.

It showed that the TPC and TEAC degradation rates of the AS peel extract are greater than those obtained with the spray-dried powder. The TPC and TEAC retentions of 85% of the AS peel extracts were 30. While those obtained with the 10% GA spray-dried powder were 13. The degradations of TPC and TEAC according to the DPPH and ABTS assays were correlated well with the developed second-order models by a correlation coefficient (R2) greater than 0.

The study also showed that AS peel extract demonstrated no adverse effects on the general behavior and pathology determinations of mice in chronic and acute toxicity testing (LD50 7000 mg/kg), and proved potential prevention and treatment of rheumatoid arthritis. vii MĀC LĀC CH¯¡NG 1. Táng quan và polyphenol. Phân lo¿i polyphenol.

Ho¿t tính sinh học căa polyphenol. Táng quan và mãng cầu ta. Ho¿t tính sinh học mãng cầu. Một sá nghiên cąu và mãng cầu ta trong và ngoài n°ớc.

Táng quan và trích ly. Nguyên lý quá trình trích lytrích ly. Các yÁu tá Ánh h°áng Án quá trình trích ly. Các ph°¢ng pháp trích ly.

Kỹ thuÁt sÃy phun t¿o sÁn phẩm bột hòa tan. Nghiên cąu và ộc tính và kháng viêm căa nguyên liáu thực vÁt. Ąng dāng dịch chiÁt trong bÁo quÁn thăy hÁi sÁn. 18 VÀT LIàU VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU.

Nguyên liáu và hóa chÃt sử dāng trong nghiên cąu. Hóa chÃt và thiÁt bị. Ph°¢ng pháp bá trí thí nghiám .1 KhÁo sát Ánh h°áng nhiát ộ sÃy Án hàm l°ÿng polyphenol và ho¿t tính kháng oxy hóa. Trích ly vß mãng cầu ta có hỗ trÿ enzyme (pectinase, cellulase, hỗn hÿp pectinase/ cellulase) với dung môi n°ớc.

Trích ly vß mãng cầu ta bằng ph°¢ng pháp khuÃy từ. Trích ly các hÿp chÃt có ho¿t tính sinh học có hỗ trÿ vi sóng. SÃy phun dịch chiÁt vß mãng cầu, xác ịnh tính chÃt hóa lý bột sÃy phun. Xây dựng mô hình dự oán thßi h¿n (shelf-life) bÁo quÁn dịch chiÁt, bột sÃy phun .