Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến polyphenol và hoạt tính sinh học lá ổi HCMUTE

Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp sấy đến hàm lượng polyphenol và hoạt tính sinh học của lá ổi tại HCMUTE. Tài liệu tham khảo hữu ích cho ngành công nghệ

• 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 trong thực vật, đóng vai trò quan trọng trong hoạt tính chống oxy hóa. Lá ổi chứa nhiều polyphenol như quercetin, kaempferol và myricetin, có khả năng chống viêm, kháng khuẩn và chống ung thư. Phương pháp sấy ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng polyphenol và hoạt tính sinh học của lá ổi. Sấy quá nhiệt có thể phá hủy cấu trúc polyphenol, trong khi sấy nhẹ giúp bảo tồn các hợp chất quý. Nghiên cứu tại HCMUTE đánh giá tác động của các phương pháp sấy (sấy đối lưu, sấy hồng ngoại, sấy thăng hoa) lên hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa của lá ổi. Kết quả cho thấy sấy thăng hoa bảo tồn tối đa polyphenol và hoạt tính sinh học, trong khi sấy đối lưu ở nhiệt độ cao làm giảm đáng kể hàm lượng này.

1.1. Đặc điểm hóa học của polyphenol trong lá ổi

Polyphenol trong lá ổi thuộc nhóm flavonoid, bao gồm flavonol, flavone, flavanone và anthocyanin. Flavonol như quercetin và kaempferol chiếm tỷ lệ cao, có cấu trúc vòng thơm với nhóm hydroxyl. Những hợp chất này có khả năng bắt gốc tự do, ngăn ngừa stress oxy hóa. Theo nghiên cứu của Wang và cộng sự (2017), lá ổi chứa tới 12 loại flavonoid khác nhau, trong đó quercetin chiếm 40% tổng polyphenol. Cấu trúc hóa học của polyphenol quyết định khả năng hòa tan, hấp thụ và hoạt tính sinh học của chúng.

1.2. Vai trò sinh học của polyphenol trong lá ổi

Polyphenol trong lá ổi có hoạt tính chống oxy hóa mạnh, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do. Chúng cũng có tác dụng kháng viêm, kháng khuẩn và hỗ trợ điều trị tiểu đường. Nghiên cứu của Ibrahim và cộng sự (2016) chỉ ra rằng polyphenol trong lá ổi có thể ức chế enzyme α-glucosidase, giúp kiểm soát đường huyết. Ngoài ra, chúng còn có khả năng chống ung thư bằng cách ngăn chặn sự phát triển của tế bào ác tính. Hoạt tính sinh học của polyphenol phụ thuộc vào phương pháp chiết xuất và bảo quản.

II. Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến chất lượng lá ổi

Phương pháp sấy ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng polyphenol và hoạt tính sinh học của lá ổi. Sấy đối lưu ở nhiệt độ cao (70-90°C) làm giảm 30-50% polyphenol do quá trình oxy hóa. Sấy hồng ngoại (60-125 W) bảo tồn polyphenol tốt hơn nhưng gây biến đổi màu sắc. Sấy thăng hoa (sublimation) ở nhiệt độ thấp (-40°C) giữ nguyên 90% polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa. Nghiên cứu tại HCMUTE so sánh ba phương pháp sấy trên ba giống ổi: ổi tím, ổi bo, ổi ruột đỏ. Kết quả cho thấy sấy thăng hoa là phương pháp tối ưu, trong khi sấy đối lưu gây mất mát polyphenol nhiều nhất.

2.1. Cơ chế phân hủy polyphenol trong quá trình sấy

Polyphenol phân hủy do nhiệt độ cao và oxy hóa trong quá trình sấy. Nhiệt độ trên 60°C kích hoạt enzyme polyphenol oxidase, phá hủy cấu trúc polyphenol. Ngoài ra, quá trình oxy hóa tạo ra các hợp chất phụ như quinone, làm giảm hoạt tính chống oxy hóa. Sấy đối lưu gây mất mát polyphenol nhiều nhất do thời gian sấy dài và tiếp xúc trực tiếp với không khí. Sấy hồng ngoại hạn chế oxy hóa nhưng vẫn gây biến đổi màu sắc do nhiệt bức xạ. Sấy thăng hoa tránh được những tác động này nhờ quá trình đông khô dưới áp suất thấp.

2.2. So sánh hiệu quả sấy trên các giống ổi

Ba giống ổi (ổi tím, ổi bo, ổi ruột đỏ) có hàm lượng polyphenol ban đầu khác nhau: ổi tím (1200 mg/100g), ổi bo (950 mg/100g), ổi ruột đỏ (800 mg/100g). Sau sấy đối lưu, hàm lượng polyphenol giảm lần lượt 50%, 45%, 40%. Sấy hồng ngoại giảm 30%, 25%, 20%. Sấy thăng hoa chỉ giảm 10% ở tất cả giống. Hoạt tính chống oxy hóa (DPPH) của lá ổi tím sấy thăng hoa đạt 85%, cao hơn sấy đối lưu (40%). Kết quả này khẳng định giống ổi tím có tiềm năng cao trong sản xuất thực phẩm chức năng.

III. Phương pháp nghiên cứu và quy trình sấy tối ưu

Nghiên cứu tại HCMUTE sử dụng phương pháp sấy đối lưu, sấy hồng ngoại và sấy thăng hoa trên ba giống ổi. Lá ổi được rửa sạch, cắt nhỏ (2x2 cm) và sấy ở nhiệt độ 40-70°C. Hàm lượng polyphenol được đo bằng phương pháp Folin-Ciocalteu, hoạt tính chống oxy hóa bằng DPPH. Kết quả cho thấy sấy thăng hoa ở -40°C, áp suất 0,1 mbar trong 24 giờ bảo tồn polyphenol tốt nhất. Sấy đối lưu ở 60°C trong 6 giờ gây mất mát polyphenol nhiều nhất. Phương pháp sấy tối ưu được xác định dựa trên hiệu suất bảo tồn polyphenol và hoạt tính sinh học.

3.1. Quy trình chuẩn bị mẫu lá ổi

Lá ổi tươi được thu hái vào buổi sáng, rửa sạch bằng nước cất. Lá được cắt thành từng miếng nhỏ (2x2 cm) để đảm bảo đồng đều trong quá trình sấy. Mẫu được bảo quản ở -20°C trước khi sấy. Độ ẩm ban đầu của lá ổi khoảng 75%. Sau khi sấy, độ ẩm giảm xuống dưới 10%. Mẫu được nghiền thành bột mịn (0,5 mm) để phân tích hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa.

3.2. Phương pháp phân tích polyphenol và hoạt tính sinh học

Hàm lượng polyphenol tổng số được đo bằng phương pháp Folin-Ciocalteu, sử dụng quercetin làm chuẩn. Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá bằng phương pháp DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl). Kết quả được biểu thị bằng IC50 (nồng độ ức chế 50% gốc tự do). Phương pháp HPLC được sử dụng để xác định thành phần polyphenol cụ thể như quercetin, kaempferol. Kết quả phân tích cho thấy sấy thăng hoa bảo tồn 90% polyphenol, trong khi sấy đối lưu chỉ giữ lại 50%.

IV. Kết luận và ứng dụng trong sản xuất thực phẩm

Nghiên cứu cho thấy sấy thăng hoa là phương pháp tối ưu để bảo tồn polyphenol và hoạt tính sinh học của lá ổi. Sấy đối lưu và sấy hồng ngoại gây mất mát polyphenol đáng kể do nhiệt độ cao và oxy hóa. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong sản xuất trà lá ổi, thực phẩm chức năng và nguyên liệu chiết xuất polyphenol. Việc lựa chọn phương pháp sấy phù hợp giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng và thương mại của sản phẩm. Nghiên cứu cũng mở ra hướng nghiên cứu mới về bảo tồn polyphenol trong các loại lá dược liệu khác.

4.1. Kết luận từ nghiên cứu

Sấy thăng hoa bảo tồn 90% polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa, cao hơn hẳn so với sấy đối lưu (50%) và sấy hồng ngoại (70%). Giống ổi tím có hàm lượng polyphenol cao nhất (1200 mg/100g) và phù hợp cho sản xuất thực phẩm chức năng. Phương pháp sấy tối ưu là sấy thăng hoa ở -40°C, áp suất 0,1 mbar trong 24 giờ. Kết quả nghiên cứu khẳng định tiềm năng của lá ổi trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

4.2. Đề xuất ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng sản xuất trà lá ổi giàu polyphenol, thực phẩm chức năng hỗ trợ chống oxy hóa. Doanh nghiệp có thể đầu tư dây chuyền sấy thăng hoa để sản xuất nguyên liệu chiết xuất polyphenol từ lá ổi. Ngoài ra, nghiên cứu cũng khuyến nghị sử dụng giống ổi tím do hàm lượng polyphenol cao. Việc bảo quản lá ổi sau sấy ở nhiệt độ thấp (-20°C) giúp duy trì hoạt tính sinh học lâu dài.

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.