Đặt vấn đề Các quá trình chế biến thực phẩm nói chung và ngành công nghiệp thực phẩm nói riêng đã tạo ra một lượng đáng kể các loại chất thải sinh học, phần lớn trong số này thường bị vứt bỏ ra ngoài môi trường mà không có những biện pháp xử lý phù hợp (Panić và cộng sự, 2019).5 triệu tấn chất thải sinh học được tạo ra từ quá trình chế biến rau quả và trái cây (Bains và cộng sự, 2023). Theo báo cáo của Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP), thiệt hại kinh tế do loại chất thải này gây ra ước tính khoảng 400 tỷ USD (Kumar và cộng sự, 2022). Tại Việt Nam, theo tổng cục Thống kê, tổng khối lượng chất thải sinh học năm 2020 của cả nước ta là trên 156.8 triệu tấn, trong đó có 88.9 triệu tấn chất thải sau thu hoạch từ cây trồng và từ quá trình chế biến nông sản. Như vậy, vấn đề giảm thiểu và xử lý lượng chất thải khổng lồ này là một thách thức mang tính toàn cầu cũng như là một cơ hội to lớn để tăng thêm chuỗi giá trị trong sản xuất công nghiệp và thực phẩm.
Các loại chất thải sinh học ngoài việc có thể sử dụng làm nhiên liệu, phân bón, thức ăn chăn nuôi (Rathore và cộng sự, 2020) còn được sử dụng để chiết xuất và phân lập các hợp chất có hoạt tính sinh học như các hợp chất polyphenol (Chen và cộng sự, 2020), enzyme, các loại acid hữu cơ (Merrylin và cộng sự, 2020) và các loại polymer sinh học (Gautam và cộng sự, 2022). Sản lượng hành tím hằng năm tại Việt Nam lên đến 200 nghìn tấn và phần vỏ chiếm đến 10% tổng khối lượng của chúng (Thuy và cộng sự, 2020). Phần vỏ của các loại hành nói chung không được sử dụng làm thức ăn và thường bị loại bỏ ngay trong giai đoạn tiền xử lý, chúng cũng không phù hợp làm thức ăn chăn nuôi do có mùi hăng đặc trưng và chứa lượng lớn thiosulfinates, những hợp chất này có thể gây rối loạn chuyển hóa ở động vật khi sử dụng trong thời gian dài (Celano và cộng sự, 2021a). Nếu vỏ hành tím không được xử lý đúng cách thì quá trình phân hủy tự nhiên của vỏ hành tím sẽ giải phóng các loại khí thái như CO2 và metan góp phần vào hiện tượng nóng lên toàn cầu (Bains và cộng sự, 2023).
Ngoài ra, sự tích tụ của các loại chất thải dạng này có thể gây ra mùi hôi, sự phát triển của các loại vi khuẩn và nấm có hại, gây ra rủi ro cho sức khỏe con người (Bains và cộng sự, 2023). Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho thấy, các thành phần có hoạt tính sinh học trong vỏ hành tím, đặc biệt là polyphenol được cho là có khả năng chống lại các quá trình oxy hóa (Nguyen và cộng sự, 2024) và sự phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm (Bao và cộng sự, 2020). Cụ thể, polyphenol được cho là có khả năng dọn sạch các gốc tự do, giảm thiểu quá trình oxy 1 hóa của các hợp chất trung gian, ức chế các enzyme xúc tác cho quá trình oxy hóa,. Bên cạnh đó, chúng cũng gây ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp protein, thay đổi các quá trình trao đổi chất trong tế bào vi khuẩn (Efenberger-Szmechtyk và cộng sự, 2021).
Các sản phẩm thủy hải sản, đặc biệt là chả cá viên có độ ẩm cao và rất giàu chất dinh dưỡng. Vì vậy, chúng rất dễ bị hư hỏng bởi các quá trình oxy hóa và sự phát triển của vi sinh vật nếu không được xử lí đúng cách. Do có chi phí thấp và hiệu lực bảo quản vượt trội, các hợp chất bảo quản tổng hợp, ví dụ như butylated hydroxytoluene (BHT), sodium benzoat, sodium nitrite được sử dụng rộng trong ngành công nghiệp sản xuất chả cá viên để kéo dài thời gian bảo quản (Zhao và cộng sự, 2019). Tuy nhiên, gần đây nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, những phụ gia tổng hợp dạng này có thể có những tác dụng phụ gây nguy hại đến sức khỏe con người.
Việc sử dụng các loại polyphenol tự nhiên nói chung và polyphenol được trích ly từ vỏ hành tím nói riêng được cho là một hướng đi đầy tiềm năng trong việc thay thế một phần hoặc hoàn toàn các hợp chất bảo quản truyền thống do chúng có khả năng kháng khuẩn và chống oxy hóa tốt mà không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người (Ahmed và cộng sự, 2022). Xuất phát từ nhu cầu xử lý và tái sử dụng các loại chất thải sinh học được tạo ra trong quá trình chế biến thực phẩm, đề tài được thực hiện với mục đích tái sử dụng nguồn vỏ hành tím bị thải ra ngoài môi trường bằng cách tiến hành trích ly và thu nhận bột polyphenol, từ đó thay thế các hợp chất bảo quản tổng hợp được sử dụng trong sản phẩm chả cá viên. Mục tiêu đề tài Đề tài “Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, chống oxy hóa của polyphenol trích ly từ vỏ hành tím (Allium ascalonicum L.) và ứng dụng trong bảo quản chả cá viên” được thực hiện nhằm mục tiêu đánh giá các tính chất của bột polyphenol được trích ly từ vỏ hành tím. Từ đó, khảo sát sự ảnh hưởng của bột polyphenol đến chất lượng của sản phẩm chả cá viên.
Nội dung nghiên cứu Đề tài “Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, chống oxy hóa của polyphenol trích ly từ vỏ hành tím (Allium ascalonicum L.) và ứng dụng trong bảo quản chả cá viên” gồm các nội dung cụ thể như sau: 2 - Thu nhận bột polyphenol từ vỏ hành tím và khảo sát các tính chất của bột polyphenol; - Khảo sát sự ảnh hưởng của bột polyphenol trích ly từ vỏ hành tím đến chất lượng của chả cá viên trong quá trình bảo quản; - Khảo sát sự ảnh hưởng của bột polyphenol trích ly từ vỏ hành tím đến các tính chất cảm quan của chả cá viên. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ❖ Ý nghĩa khoa học Kết quả của đề tài nghiên cứu sẽ cung cấp bộ số liệu cơ bản về hàm lượng polyphenol tổng số, hàm lượng anthocyanin cũng như các hoạt tính sinh học (bao gồm khả năng kháng khuẩn và chống oxy hóa) của bột polyphenol được trích ly từ vỏ hành tím. Các dữ liệu khoa học này sẽ là nguồn tư liệu hữu ích cho công tác thu nhận và nghiên cứu vỏ hành tím ở Việt Nam. Ngoài ra, nghiên cứu còn cung cấp minh chứng khoa học về hiệu quả của việc sử dụng polyphenol được trích ly từ vỏ hành tím trong quá trình bảo quản chả cá viên.
❖ Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị trong việc tận dụng phụ phẩm từ các quá trình chế biến thực phẩm (vỏ hành tím) vào việc khai thác và sản xuất các sản phẩm khác, góp phần bảo vệ môi trường, nâng cao chuỗi giá trị trong sản xuất công nghiệp và thực phẩm tại Việt Nam cũng như trên toàn thế giới. Kết quả của đề tài nghiên cứu bước đầu đặt nền tảng cho việc sản xuất các loại bột polyphenol có nguồn gốc tự nhiên để thay thế cho các hợp chất bảo quản truyền thống trong các loại thực phẩm khác nhau với hàm lượng thích hợp. Điều này giúp đáp ứng xu hướng mới trong ngành chế biến và bảo quản thực phẩm hiện nay. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.
Tổng quan về vỏ hành tím (Allium ascalonicum) 2. Giới thiệu chung Hành tím (Allium ascalonicum L.) thuộc nhóm Allium, họ Amaryllidaceae; tương tự như hành tây nhưng hành tím có mùi thơm nồng hơn và hương vị hấp dẫn hơn (Sun và cộng sự, 2019). Theo cơ sở dữ liệu thống kê của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Thế giới, hành củ là loài rau thân củ thứ ba được sản xuất trên thế giới, sau các loại đậu và khoai tây. Hiện nay, nguồn gốc của hành tím chưa có thông tin chính xác.
Tuy nhiên, lịch sử và văn học Hy Lạp đã đề cập đến hành tím có nguồn gốc từ Đông Nam Á và từ đó được tiêu thụ sang Ấn Độ và khu vực Địa Trung Hải. Trong văn hoá Ấn Độ, hành tím rất được tôn sùng bởi tượng trưng cho sự vẹn toàn và sức sống bất hủ (Ben-Nun, 2018). Hành tím và vỏ hành tím Hành tím có chứa allicin, saponins, apogenins, ajoene, các hợp chất chứa lưu huỳnh (thiosulfinates), flavonoids: quercetin and kaempferol, khoáng chất, acid béo thiết yếu, acid folic, protein, chất xơ, vitamin (Sun và cộng sự, 2019). Hành tím có tầm quan trọng trong chế biến của người Châu Phi hơn so với hành lá (Askari-Khorasgani và cộng sự, 2020).
Hiện nay, hành tím là một loại nguyên liệu được nghiên cứu chủ yếu cho chiến lược sản xuất thực phẩm chức năng tập trung vào sức khỏe với hiệu quả chữa bệnh cao (Golubkina và cộng sự, 2019). Bên cạnh đó, dung dịch trích ly từ hành tím có khả năng cải thiện tình trạng suy giảm nhận thức ở chuột với chế độ dinh dưỡng chính là đường fructose. Ngoài ra, hành tím có tiềm năng trong việc kiểm soát tình trạng viêm và bệnh ác tính cũng như chống lại ung thư gan (Adeyemo và cộng sự, 2023). Vỏ hành tím là phụ phẩm chính của quá trình chế biến hành tím.
Phụ phẩm này được công nhận là nguồn cung cấp carbohydrate phi cấu trúc, chất xơ, polyphenol và các hợp chất tạo hương. Các hợp chất có hoạt tính sinh học như phenolics, flavonoid và anthocyanin có 4 nhiều trong lớp vỏ này với hàm lượng cao hơn trong phần củ (Ren và cộng sự, 2021). Ngoài ra, vỏ hành tím là nguồn nguyên liệu dùng để sản xuất chất tạo màu, chất chống oxy hoá tự nhiên được chiết xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau và được sử dụng trong thực phẩm để thay thế cho các hợp chất tổng hợp (Nile và cộng sự, 2021). Thành phần hoá học của vỏ hành tím Trong vỏ hành tím hàm lượng protein (2.06 %), hàm lượng chất béo (0.77 %) và tổng lượng chất xơ (7.09 %), trong đó chất xơ không hòa tan khoảng 54.71 % và hàm lượng tro (5.
Ngoài ra, vỏ hành tím chứa hợp chất organosulfur (Zamri và cộng sự, 2019), hợp chất phenolic (Lee và cộng sự, 2017), polysaccharides (Ma và cộng sự, 2018b) và saponin (Dahlawi và cộng sự, 2020). Thành phần hoá học có khả năng chống oxy hoá của vỏ hành tím có hoạt tính tốt hơn vỏ hành vàng và vỏ hành trắng (Danziger và cộng sự, 2021). Polyphenol là chất chuyển hóa thứ cấp có trong thực vật và là nguồn cung cấp chất chống oxy hóa tự nhiên (El-Hadary và cộng sự, 2022). Các hợp chất này được phân biệt bằng sự có mặt của ít nhất một vòng thơm, gắn một hoặc nhiều nhóm hydroxyl (Di Lorenzo và cộng sự, 2021).
Các hợp chất polyphenol trong vỏ hành tím chủ yếu flavonoid.