Khảo sát quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây và ứng dụng vào thực phẩm

Khảo sát quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây và ứng dụng cao chiết flavonoids trong thực phẩm, mang lại lợi ích sức khỏe.

• Tác giả: Hồ Thị Hà Trang
• Người hướng dẫn: ThS. 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: Khảo Sát Trích Ly Flavonoids Từ Lá Chùm Ngây Và Ứng Dụng Trong Thực Phẩm
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về cây chùm ngây
• 1.2. Giới thiệu về flavonoids
• 1.3. Một số phương pháp trích ly flavonoids từ thực vật
• 1.4. Định tính và định lượng flavonoid
• 1.5. Hoạt tính sinh học của flavonoids
• 1.6. Ứng dụng của flavonoids trong thực phẩm
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Các phương pháp phân tích dùng trong nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Kết quả xây dựng phương trình đường chuẩn quercetin
• 3.2. Kết quả xác định một số chỉ tiêu của nguyên liệu
• 3.3. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly flavonoids tổng từ lá chùm ngây
• 3.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi - nguyên liệu đến hàm lượng flavonoids tổng trong lá chùm ngây
• 3.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng flavonoids tổng trong lá chùm ngây
• 3.3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng flavonoids tổng trong lá chùm ngây
• 3.4. Tối ưu hóa quá trình trích ly
• 3.4.1. Xây dựng phương trình hồi quy và giải phương trình tối ưu hóa
• 3.4.2. Thực nghiệm kiểm chứng
• 3.5. Kết quả điều chế cao và xác định hàm lượng flavonoids tổng trong mẫu cao chiết từ lá chùm ngây
• 3.5.1. Hiệu suất thu hồi cao
• 3.5.2. Xác định hàm lượng flavonoids tổng trong mẫu cao chiết từ lá chùm ngây
• 3.6. Kết quả khảo sát khả năng chống oxy hóa của cao chiết từ lá chùm ngây đến quá trình bảo quản lạnh cá thu và thịt gà
• 3.6.1. Kết quả khảo sát khả năng chống oxy hóa của cao chiết lá chùm ngây đến quá trình bảo quản cá thu
• 3.6.2. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của NaCl và cao chiết lá chùm ngây đến quá trình bảo quản thịt ức gà
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về cây chùm ngây và flavonoids

Cây chùm ngây (Moringa oleifera Lam.) là một nguồn thực vật quý giá, chứa nhiều hợp chất có lợi cho sức khỏe, đặc biệt là flavonoids. Flavonoids là nhóm hợp chất polyphenol có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do. Nghiên cứu cho thấy, lá chùm ngây chứa khoảng 0.643% flavonoids, bao gồm quercetin và kaempferol glycosides. Những hợp chất này không chỉ có tác dụng dinh dưỡng mà còn có khả năng kháng vi sinh vật, làm cho chúng trở thành một lựa chọn lý tưởng cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng. Việc trích ly flavonoids từ lá chùm ngây có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó phương pháp ngâm chiết trong dung môi ethanol 70% được cho là hiệu quả nhất. Điều này mở ra cơ hội cho việc ứng dụng flavonoids trong ngành thực phẩm, đặc biệt là trong việc bảo quản thực phẩm và nâng cao giá trị dinh dưỡng.

1.1. Đặc điểm sinh học và phân bố của cây chùm ngây

Cây chùm ngây là cây gỗ nhỏ, cao từ 5 đến 12m, có khả năng sinh trưởng tốt trong nhiều điều kiện khí hậu khác nhau. Cây có thể sống ở môi trường đất kiềm và acid, thích hợp với vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Tại Việt Nam, cây chùm ngây được trồng rộng rãi ở nhiều tỉnh như Ninh Thuận, Quảng Nam, và thành phố Hồ Chí Minh. Sự phân bố rộng rãi của cây chùm ngây không chỉ mang lại lợi ích về dinh dưỡng mà còn có tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm từ thực vật, đặc biệt là trong lĩnh vực thực phẩm và dược phẩm.

II. Khảo sát quá trình trích ly flavonoids

Quá trình khảo sát trích ly flavonoids từ lá chùm ngây được thực hiện với nhiều yếu tố ảnh hưởng như tỷ lệ dung môi - nguyên liệu, nhiệt độ và thời gian. Kết quả cho thấy, tỷ lệ dung môi - nguyên liệu tối ưu là 30, nhiệt độ 74.1°C và thời gian 3 giờ 16 phút. Hiệu suất thu hồi đạt 10.802% với hàm lượng flavonoids tổng trong cao chiết đạt 35. Việc tối ưu hóa quá trình trích ly flavonoids không chỉ giúp nâng cao hiệu suất thu hồi mà còn đảm bảo chất lượng của sản phẩm chiết xuất. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng từ lá chùm ngây, góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng và khả năng bảo quản thực phẩm.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, các yếu tố như tỷ lệ dung môi - nguyên liệu, nhiệt độ và thời gian có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trích ly flavonoids. Cụ thể, khi tăng tỷ lệ dung môi, hàm lượng flavonoids trong dịch chiết cũng tăng lên. Nhiệt độ cao giúp tăng tốc độ khuếch tán của các hợp chất, từ đó nâng cao hiệu suất trích ly. Thời gian ngâm cũng cần được điều chỉnh hợp lý để tránh làm giảm chất lượng của dịch chiết. Những phát hiện này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể áp dụng trong sản xuất thực phẩm, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

III. Ứng dụng flavonoids trong thực phẩm

Việc ứng dụng flavonoids từ lá chùm ngây vào thực phẩm đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc chống oxy hóa chất béo. Kết quả khảo sát cho thấy, dịch chiết từ lá chùm ngây có khả năng hạn chế quá trình oxy hóa chất béo trong cá thu và thịt gà khi bảo quản lạnh. Sự có mặt của dịch chiết càng cao thì khả năng chống oxy hóa càng lớn. Điều này chứng tỏ rằng flavonoids không chỉ có giá trị dinh dưỡng mà còn có thể được sử dụng như một chất bảo quản tự nhiên trong thực phẩm, giúp nâng cao chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.

3.1. Tác dụng chống oxy hóa của flavonoids

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, flavonoids có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ thực phẩm khỏi sự hư hỏng do oxy hóa. Trong quá trình bảo quản, các mẫu cá thu được xử lý bằng dịch chiết lá chùm ngây cho thấy sự giảm thiểu đáng kể về mức độ oxy hóa so với các mẫu không được xử lý. Điều này không chỉ giúp bảo vệ chất lượng thực phẩm mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng, mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm an toàn và hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong cơ cấu các mặt hàng xuất khẩu thủy sản của Việt Nam, cá và các sản phẩm từ cá luôn chiếm tỷ trọng lớn, đặc biệt là cá thu. Theo dự báo của Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP, 2013), cá là mặt hàng chủ lực thứ hai sau tôm giữ vị trí dẫn đầu trong kim ngạch xuất khẩu. Tuy nhiên, sự ôi ươn do quá trình oxy hóa chất béo là nguyên nhân hàng đầu làm suy giảm chất lượng cảm quan, giá trị dinh dưỡng và giá trị thương phẩm của thủy sản sau thu hoạch. Tương tự, trong ngành công nghệ chế biến thịt, thịt gà là nguồn cung cấp dồi dào các acid béo không no thiết yếu nhưng rất dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với ion kim loại và muối ăn (NaCl) trong quá trình xử lý, chế biến và bảo quản lạnh.

Nhằm ức chế quá trình oxy hóa lipid, các chất chống oxy hóa tổng hợp như butylated hydroxytoluene (BHT) và butylated hydroxyanisole (BHA) đã được ứng dụng phổ biến. Dù vậy, những hợp chất tổng hợp này đang đối mặt với nhiều quan ngại về mức độ an toàn sinh học đối với sức khỏe con người, đồng thời hiệu quả ứng dụng trực tiếp trên các sản phẩm cá còn nhiều hạn chế. Do đó, xu hướng khai thác các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên từ nguồn thực vật nhiệt đới giàu polyphenol và flavonoid ngày càng được chú trọng. Cây chùm ngây (Moringa oleifera Lam.) là loại cây đa dụng phổ biến tại miền Trung và miền Nam Việt Nam, sở hữu sinh khối lá giàu protein, khoáng chất, vitamin và các hợp chất flavonoid có hoạt tính sinh học cao. Việc trích ly và đánh giá tiềm năng ứng dụng cao chiết flavonoid từ lá chùm ngây vào hệ cơ thịt động vật là cơ sở thực tiễn để hình thành giải pháp bảo quản sinh học.

Khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ Thực phẩm của sinh viên Hồ Thị Hà Trang (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Đặng Thị Ngọc Dung) xác định mục tiêu tổng quát là tối ưu hóa quá trình trích ly flavonoid từ lá chùm ngây và thử nghiệm khả năng chống oxy hóa chất béo của chế phẩm cao chiết trên cơ thịt cá thu và thịt ức gà trong điều kiện bảo quản lạnh.

Sáu nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được đánh số trong đề tài gồm:

1. Tổng quan tài liệu về cây chùm ngây và flavonoids.
2. Xác định một số chỉ tiêu của lá chùm ngây nguyên liệu.
3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly flavonoids.
4. Xây dựng và giải bài toán tối ưu hóa cho quá trình trích ly flavonoids.
5. Xác định hiệu suất thu hồi và định lượng flavonoids tổng trong cao chiết.
6. Ứng dụng cao chiết flavonoids trong quá trình chống oxy hóa chất béo ở cá thu và thịt gà khi bảo quản lạnh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Lá chùm ngây (Moringa oleifera Lam.), hợp chất flavonoids tổng số, cao chiết chùm ngây, cá thu cắt khúc và thịt ức gà.
• Phạm vi không gian: Nguyên liệu lá chùm ngây thu hái tại xã Tam Phước, huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Các thí nghiệm trích ly, cô quay, đo quang và bảo quản thực phẩm thực hiện tại Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM; chỉ tiêu glucid được phân tích tại Trung tâm Dịch vụ Phân tích Thí nghiệm TP.HCM.
• Phạm vi thời gian: Đề tài được giao ngày 20/01/2015 và hoàn thành ngày 14/07/2015.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về cơ sở lý thuyết, đề tài dựa trên cấu trúc hóa học và đặc tính hóa lý của flavonoids — nhóm hợp chất chuyển hóa thứ cấp polyphenolic có khung sườn cơ bản gồm 15 nguyên tử carbon với hai vòng benzene (vòng A và B) liên kết qua cầu nối 3 carbon tạo thành dị vòng chứa oxy (vòng C). Tùy thuộc vào cấu trúc gắn nhóm thế, flavonoids tồn tại dưới hai dạng: aglycone (tự do, kém phân cực, tan trong dung môi hữu cơ) và glycoside (liên kết gốc đường, phân cực, tan tốt trong dung môi phân cực như ethanol, methanol, nước). Về cơ chế chống oxy hóa, flavonoids hoạt động bằng cách chuyển nhượng nguyên tử hydro hoặc electron đơn lẻ cho các gốc tự do (peroxyl, alkoxyl), biến đổi chúng thành các cấu tử bền vững và chấm dứt phản ứng chuỗi peroxy hóa lipid. Quá trình peroxy hóa acid béo không no sản sinh malondialdehyde (MDA), chất này phản ứng với acid 2-thiobarbituric (TBA) sinh ra phức chất màu hồng đo được bằng phương pháp đo quang phổ khả kiến (TBARS).

Hệ thống phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được triển khai như sau:

• Phương pháp xử lý nguyên liệu: Lá chùm ngây (bao gồm cả lá non và lá già) sau khi loại bỏ cành úa được rửa sạch, hong gió trong mát, sấy đối lưu ở 45°C trong 3 giờ và nghiền thành bột mịn bảo quản kín.
• Phương pháp định tính flavonoids: Thực hiện phản ứng tạo màu đặc trưng với acid sulfuric ($H_2SO_4$) đậm đặc, dung dịch sắt (III) clorid ($FeCl_3$) 5% trong ethanol, dung dịch kali hydroxyd ($KOH$) 3%, thuốc thử diazo và hơi amoniac.
• Phương pháp xác định chỉ tiêu hóa lý: Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy khô đến khối lượng không đổi ở 105°C; xác định hàm lượng tro tổng số bằng phương pháp tro hóa trong lò nung; hàm lượng glucid tổng số được gửi phân tích độc lập.
• Phương pháp định lượng flavonoids tổng số: Sử dụng phản ứng tạo phức màu giữa flavonoids với natri nitrit ($NaNO_2$), nhôm clorid hexahydrat ($AlCl_3.6H_2O$) và natri hydroxyd ($NaOH$). Độ hấp thu quang học được đo trên máy quang phổ UV-Vis Libra S32 tại bước sóng $\lambda = 510$ nm, tính toán hàm lượng dựa trên phương trình đường chuẩn của chất chuẩn Quercetin ($C_{15}H_{10}O_7$).
• Phương pháp tối ưu hóa quá trình trích ly: Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 cho 3 yếu tố ($k = 3$, số thí nghiệm tại tâm $n_0 = 4$, cánh tay đòn $\alpha = \sqrt{2} \approx 1,414$, tổng số thí nghiệm $N = 18$). Ba biến độc lập được khảo sát gồm: tỷ lệ dung môi/nguyên liệu ($Z_1$, ml/g), nhiệt độ trích ly ($Z_2$, °C) và thời gian trích ly ($Z_3$, giờ). Dung môi cố định là ethanol 70%. Hàm mục tiêu ($y$) là hàm lượng flavonoids tổng thu được (%). Các hệ số hồi quy được kiểm định ý nghĩa thống kê bằng tiêu chuẩn Student ($t$) và kiểm định độ tương thích của mô hình bằng tiêu chuẩn Fisher ($F$).
• Phương pháp điều chế cao chiết: Dịch trích ly sau khi lọc chân không được cô quay thu hồi dung môi trên hệ thống cô quay Buchi ở áp suất giảm, nhiệt độ 40°C và tốc độ quay 90 vòng/phút. Hiệu suất thu hồi cao được xác định theo tỷ lệ khối lượng cao thu được trên khối lượng nguyên liệu ban đầu.
• Phương pháp đánh giá khả năng chống oxy hóa trên thực phẩm:
  • Khảo sát trên cá thu: Cá thu phi lê cắt khúc (khoảng 90g/miếng) được ngâm trong dung dịch cao chiết chùm ngây ở các nồng độ 0,002 g/ml; 0,004 g/ml; 0,006 g/ml (tỷ lệ ngâm 1:1 g/ml trong 15 phút), đối chứng bằng nước cất; để ráo, bọc màng PE và bảo quản ở 0°C. Phân tích chỉ số TBARS (mg MDA/kg thịt) và màu sắc tại các thời điểm 3, 5, 7, 9 ngày.
  • Khảo sát trên thịt ức gà: Thịt ức gà lọc mỡ, gân, chia làm 4 nghiệm thức: đối chứng nước cất (C), ngâm dung dịch muối 2% NaCl (S), ngâm dung dịch cao chiết 0,004 g/ml kết hợp 2% NaCl (MS), và ngâm dung dịch cao chiết 0,004 g/ml (M) với tỷ lệ 1:2 trong 15 phút. Mẫu được bảo quản ở 0°C trong 8 ngày; định lượng TBARS định kỳ mỗi 2 ngày.

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm các số liệu phân tích thực nghiệm thu thập trực tiếp tại phòng thí nghiệm, đối chiếu với các tài liệu công bố về thành phần cây chùm ngây và kỹ thuật trích ly của các tác giả trong và ngoài nước (Coppin, Fahey, Vongsak, Trần Quang Vinh, Vương Thị Bạch Tuyết).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa các tài liệu khoa học về cây chùm ngây (Moringa oleifera Lam.), hợp chất flavonoids và tiềm năng ứng dụng trong công nghệ thực phẩm:

• Về cây chùm ngây: Giới thiệu vị trí phân loại thực vật (chi Moringa, họ Moringaceae), đặc điểm sinh học cây gỗ nhỏ (cao 5–12 m), phân bố tự nhiên và tình hình gây trồng tại Việt Nam (Ninh Thuận, Quảng Nam, Bà Rịa – Vũng Tàu, TP.HCM). Văn bản tổng hợp thành phần hóa học từng bộ phận: trong 100g lá khô chứa 0,643% flavonoids (chủ yếu là glycoside của quercetin và kaempferol), tocopherol, vitamin C (0,95%), cùng các khoáng chất Ca, Mg, K, Fe; hạt chứa 33–38% chất béo giàu acid oleic (60–70%) và hoạt chất keo tụ làm sạch nước. Điểm lại nghiên cứu của Trần Quang Vinh (2009) về sự biến thiên flavonoid theo tuổi lá (lá non đạt hàm lượng cao nhất 2,xx% và giảm dần khi ra hoa, đậu quả) và nghiên cứu của Boonyadist Vongsak cùng cộng sự (2013) khẳng định ngâm chiết bột lá chùm ngây trong ethanol 70% mang lại hiệu suất polyphenol và flavonoid tổng cao hơn hẳn nước cất và ethanol 50%.
• Về flavonoids: Trình bày lịch sử phát hiện từ năm 1936 bởi Albert Szent-Györgyi, phân loại thành các phân nhóm chính (anthocyanin, flavanol, flavone, flavonol, isoflavone), tính chất vật lý (màu sắc, phổ hấp thụ UV-Vis với hai dải hấp thụ cực đại ở dải 1 > 290 nm và dải 2 ở 220–280 nm) và tính chất hóa học đặc trưng của nhóm hydroxyl và carbonyl. So sánh các phương pháp trích ly cổ điển (ngâm chiết, Soxhlet) với phương pháp hiện đại (sóng siêu âm, vi sóng, chất lỏng siêu tới hạn).
• Về hoạt tính sinh học và ứng dụng: Tổng hợp các dữ liệu nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus của quercetin, rutin, kaempferol; dẫn chứng số liệu thực nghiệm của Narayana (2001) về phổ ức chế vi sinh vật; đối chiếu các nghiên cứu sử dụng dịch chiết thực vật giàu flavonoid (trà xanh, vỏ lựu, hạt nho) để kìm hãm chỉ số peroxide và TBARS trong bảo quản thịt bò, thịt gà, bánh biscuit và cá thu.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị mẫu, danh mục trang thiết bị, hóa chất và cách bố trí thí nghiệm:

• Liệt kê quy cách hóa chất tinh khiết phân tích gồm chất chuẩn Quercetin, Malondialdehyde (MDA), 2-Thiobarbituric acid (TBA), Trichloroacetic acid (TCA), các muối vô cơ $AlCl_3$, $NaNO_2$, $NaOH$, $KOH$, $FeCl_3$, $H_2SO_4$; các thiết bị chính gồm máy quang phổ UV-Vis Libra S32, bể điều nhiệt Memmert, tủ sấy đối lưu, hệ thống cô quay chân không Buchi.
• Thiết lập quy trình khảo sát 3 yếu tố đơn lẻ ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly flavonoids: (1) Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu trong khoảng 15–40 ml/g (bước nhảy 5 ml/g); (2) Nhiệt độ trích ly trong khoảng 40–80°C (bước nhảy 10°C); (3) Thời gian trích ly trong khoảng 1–4 giờ (bước nhảy 1 giờ). Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần.
• Xây dựng ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 gồm 18 thí nghiệm, xác định các mức giá trị biến thực tương ứng với các biến ảo mã hóa (-1,414; -1; 0; +1; +1,414). Trình bày thuật toán tính toán các hệ số hồi quy thực nghiệm ($b_0, b_j, b_{jl}, b_{jj}$), công thức tính phương sai tái hiện, kiểm định ý nghĩa hệ số theo tiêu chuẩn Student và đánh giá độ tương thích của phương trình hồi quy theo tiêu chuẩn Fisher.
• Thiết lập quy trình thực nghiệm điều chế cao chiết, đo đạc hiệu suất thu hồi và mô tả chi tiết phương pháp bố trí bảo quản lạnh cá thu, thịt ức gà để xác định chỉ số TBARS qua phản ứng so màu với acid thiobarbituric.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các số liệu đo đạc thực nghiệm, kết quả mô hình hóa toán học và phân tích khả năng bảo quản thực phẩm:

• Kết quả đặc tính nguyên liệu: Bột lá chùm ngây sau khi sấy ở 45°C đạt độ ẩm 9,649%; hàm lượng glucid tổng số đạt 16,2%. Các phản ứng định tính xác nhận sự hiện diện rõ ràng của flavonoids thông qua phản ứng chuyển màu đỏ cam với $H_2SO_4$ đặc, kết tủa xanh đen với $FeCl_3$ 5% và dung dịch chuyển vàng sẫm với $KOH$ 3%. Phương trình đường chuẩn quercetin được xây dựng thành công trong khoảng nồng độ tuyến tính với độ hấp thu quang phổ tại bước sóng 510 nm.
• Kết quả khảo sát đơn yếu tố:
  • Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: Khi tăng tỷ lệ ethanol 70% từ 15 đến 30 ml/g, hàm lượng flavonoids tổng chiết tách tăng nhanh do chênh lệch nồng độ chất tan giữa nguyên liệu và dung môi lớn. Vượt quá ngưỡng 30 ml/g, hàm lượng chất tan tiệm cận mức bão hòa, do đó tỷ lệ 30 ml/g được chọn làm mức cơ sở.
  • Nhiệt độ trích ly: Nhiệt độ tăng từ 40°C đến 70°C làm tăng động năng phân tử và hệ số khuếch tán, giúp giải phóng flavonoid nhiều hơn. Tuy nhiên, ở 80°C xuất hiện xu hướng giảm do sự phân hủy nhiệt của một số liên kết glycoside. Khoảng nhiệt độ 70°C được chọn làm tâm phương án.
  • Thời gian trích ly: Quá trình hòa tan diễn ra mạnh trong 3 giờ đầu; kéo dài thời gian lên 4–5 giờ không làm tăng thêm đáng kể hàm lượng flavonoid mà còn làm tăng độ nhớt do hòa tan các hợp chất cao phân tử (keo, nhựa). Mốc 3 giờ được lựa chọn làm giá trị tâm.
• Tối ưu hóa và kiểm chứng: Giải bài toán tối ưu từ phương trình hồi quy trực giao cấp 2, xác định được bộ thông số công nghệ tối ưu: tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 30 ml/g; nhiệt độ trích ly là 74,1°C; thời gian trích ly là 3 giờ 16 phút. Tại chế độ này, hàm lượng flavonoids tổng trích ly đạt cực đại là 1,4503%. Thí nghiệm kiểm chứng thực tế cho kết quả tương thích chặt chẽ với giá trị dự báo từ mô hình lý thuyết.
• Điều chế cao chiết: Hiệu suất thu hồi cao chiết từ bột lá đạt 10,802%. Hàm lượng flavonoids tổng tích tụ trong chế phẩm cao chiết đạt giá trị cao (khoảng trên 35%).
• Đánh giá khả năng chống oxy hóa trên thực phẩm:
  • Trên cá thu: Trong suốt 9 ngày bảo quản lạnh ở 0°C, chỉ số TBARS ở tất cả các mẫu đều có xu hướng tăng do sự peroxy hóa lipid tự nhiên. Tuy nhiên, các mẫu xử lý bằng cao chiết chùm ngây có chỉ số TBARS thấp hơn rõ rệt so với mẫu đối chứng ngâm nước cất tại mọi thời điểm đo. Khả năng kìm hãm tích tụ MDA tỷ lệ thuận với nồng độ cao chiết (hiệu quả bảo quản: nồng độ 0,006 g/ml > 0,004 g/ml > 0,002 g/ml), đồng thời giữ được màu sắc tự nhiên của cơ thịt cá.
  • Trên thịt ức gà: Dung dịch muối NaCl 2% đóng vai trò là chất xúc tác thúc đẩy nhanh quá trình oxy hóa chất béo, khiến chỉ số TBARS của mẫu S tăng vọt so với mẫu đối chứng C. Ở mẫu MS (kết hợp 2% NaCl và cao chiết 0,004 g/ml), sự gia tăng TBARS bị kìm hãm rõ rệt, chứng minh flavonoids trong cao chiết đã trung hòa các gốc tự do hình thành do tác động của muối. Mẫu M (chỉ ngâm cao chiết 0,004 g/ml) duy trì chỉ số oxy hóa thấp nhất trong suốt 8 ngày bảo quản.

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

Chương 4 đúc kết các kết quả đạt được và nêu kiến nghị phát triển:

• Kết luận: Xác nhận thành công sự hiện diện của flavonoids trong lá chùm ngây Bà Rịa – Vũng Tàu; xác lập được điều kiện tối ưu hóa quá trình trích ly bằng ethanol 70% (tỷ lệ 30 ml/g, nhiệt độ 74,1°C, thời gian 3 giờ 16 phút) cho hàm lượng flavonoid 1,4503%; thu nhận chế phẩm cao chiết có hiệu suất 10,802% và chứng minh thực nghiệm khả năng hạn chế quá trình oxy hóa chất béo trên cá thu và thịt ức gà bảo quản lạnh.
• Kiến nghị: Đề xuất nghiên cứu mở rộng sang các kỹ thuật trích ly tiên tiến (hỗ trợ siêu âm, vi sóng); phân tích thành phần định tính và định lượng chi tiết từng hợp chất flavonoid đơn lẻ bằng HPLC; mở rộng phạm vi thử nghiệm cao chiết trên các đối tượng thực phẩm khác và kiểm tra độc tính bán trường diễn để hoàn thiện hồ sơ ứng dụng phụ gia thực phẩm.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận cung cấp các dữ liệu định lượng cụ thể thu thập được từ thực nghiệm:

Nhóm chỉ tiêu	Thông số đo đạc	Giá trị định lượng
Đặc tính nguyên liệu lá khô	Độ ẩm	9,649%
	Hàm lượng glucid tổng số	16,2%
	Định tính flavonoids	Dương tính với $H_2SO_4$, $FeCl_3$, $KOH$
Thông số trích ly tối ưu	Tỷ lệ dung môi (ethanol 70%) / nguyên liệu	30 ml/g
	Nhiệt độ trích ly	74,1°C
	Thời gian trích ly	3 giờ 16 phút (3,27 giờ)
	Hàm lượng flavonoids tổng tối ưu ($y$)	1,4503%
Chỉ tiêu cao chiết thành phẩm	Hiệu suất thu hồi cao	10,802%
	Hàm lượng flavonoids tổng trong cao	Đạt trên 35%
Thử nghiệm bảo quản lạnh (0°C)	Cá thu (sau 9 ngày)	Chỉ số TBARS kìm hãm rõ rệt theo nồng độ cao (0,002–0,006 g/ml)
	Thịt ức gà (sau 8 ngày)	Cao chiết (0,004 g/ml) ức chế sự oxy hóa chất béo do NaCl 2% gây ra

Về giải pháp và kiến nghị ứng dụng, tác giả đề xuất quy trình trích ly ngâm chiết kết hợp cô quay chân không ở nhiệt độ thấp (40°C) để thu nhận dịch chiết giàu hoạt chất sinh học, tránh thất thoát nhiệt. Đề xuất sử dụng cao chiết lá chùm ngây như một dạng phụ gia tự nhiên thay thế các hợp chất tổng hợp (BHT, BHA) trong quy trình sơ chế bảo quản lạnh thủy sản và thịt chế biến nhằm kiểm soát chỉ số TBARS.

Về mặt đóng góp khoa học, nghiên cứu đã thiết lập thành công mô hình toán học hồi quy thực nghiệm trực giao cấp hai để tối ưu hóa quá trình tách chiết flavonoid từ lá chùm ngây thu hái tại Bà Rịa – Vũng Tàu. Về mặt thực tiễn, đề tài chứng minh được khả năng chống oxy hóa lipid của cao chiết chùm ngây trên mô hình thực phẩm thực tế (cá thu và thịt gà) thay vì chỉ đánh giá hoạt tính quét gốc tự do in vitro thông thường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận có một số giới hạn dựa trên nội dung văn bản và phạm vi thực nghiệm:

• Phương pháp trích ly áp dụng trong đề tài là phương pháp ngâm chiết cổ điển có gia nhiệt. Mặc dù dễ vận hành ở quy mô phòng thí nghiệm, thời gian trích ly tối ưu còn dài (3 giờ 16 phút) và chưa so sánh hiệu quả truyền khối với các công nghệ trích ly hiện đại hỗ trợ sóng siêu âm hay vi sóng.
• Việc định lượng flavonoids tổng số mới dừng lại ở phương pháp quang phổ UV-Vis quy đổi theo chất chuẩn Quercetin, chưa tiến hành phân tách và định lượng nồng độ riêng biệt của từng hợp chất như quercetin glycoside, kaempferol glycoside bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
• Đánh giá khả năng bảo quản thực phẩm chỉ tập trung vào chỉ số oxy hóa lipid (TBARS) và biến đổi màu sắc cảm quan sơ bộ, chưa khảo sát các biến thiên về chỉ tiêu vi sinh vật, độ đàn hồi cấu trúc cơ thịt, hay sự chấp nhận cảm quan thị hiếu của người tiêu dùng.

Các hướng mở rộng được đề xuất:

• Khảo sát ứng dụng trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm hoặc enzym để rút ngắn chu kỳ trích ly và nâng cao hiệu suất thu hồi.
• Ứng dụng HPLC để định danh cụ thể các nhóm hoạt chất flavonoid trong cao chiết chùm ngây.
• Đánh giá độc tính, thử nghiệm liều lượng bổ sung vào các dòng sản phẩm chế biến sẵn (chả cá, xúc xích gà) và theo dõi hạn sử dụng toàn diện trong điều kiện bảo quản thực tế.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn cho các đối tượng:

• Sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Hóa học và Công nghệ Sau thu hoạch: Tài liệu cung cấp ví dụ chi tiết về cách thiết lập ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 ($k=3$), xử lý số liệu kiểm định Student, Fisher để tối ưu hóa công nghệ chế biến.
• Cán bộ kỹ thuật và nghiên cứu viên R&D phụ gia thực phẩm: Tham khảo quy trình điều chế cao chiết thảo mộc bằng dung môi ethanol 70% an toàn sinh học và quy trình thực nghiệm đo lường chỉ số TBARS để đánh giá khả năng chống peroxy hóa chất béo trên nền mẫu thịt, cá.

Câu hỏi thường gặp

1. Dung môi và phương pháp trích ly nào được lựa chọn để tách chiết flavonoids trong nghiên cứu?
Dung môi được lựa chọn là ethanol 70%, dựa trên các tài liệu tham khảo tiền đề (như nghiên cứu của Boonyadist Vongsak và cs.) chứng minh ethanol 70% cho hiệu suất thu hồi flavonoid và polyphenol cao hơn nước và ethanol 50%. Phương pháp thực hiện là ngâm chiết tĩnh trong bể điều nhiệt ở quy mô phòng thí nghiệm.

2. Các thông số công nghệ tối ưu của quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây là gì?
Dựa trên việc giải phương trình hồi quy trực giao cấp hai, ba thông số tối ưu được xác định gồm: tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 30 ml/g, nhiệt độ trích ly là 74,1°C, và thời gian trích ly là 3 giờ 16 phút. Tại điều kiện này, hàm lượng flavonoids tổng thu được đạt 1,4503%.

3. Hiệu suất thu hồi và hàm lượng flavonoids tổng trong cao chiết chùm ngây đạt bao nhiêu?
Sau khi cô quay chân không ở 40°C và tốc độ 90 vòng/phút để loại bỏ dung môi, hiệu suất thu hồi cao chiết đạt 10,802% so với khối lượng bột lá ban đầu; hàm lượng flavonoids tổng tích tụ trong chế phẩm cao chiết đạt giá trị cao (trên 35%).

4. Cao chiết chùm ngây thể hiện khả năng chống oxy hóa trên cá thu và thịt ức gà như thế nào?
Trên cá thu bảo quản lạnh 0°C, các mẫu ngâm cao chiết (0,002–0,006 g/ml) đều có chỉ số TBARS thấp hơn mẫu đối chứng, nồng độ cao chiết càng lớn thì sự ức chế tích tụ MDA càng cao. Trên thịt ức gà, dịch chiết (0,004 g/ml) đã kìm hãm hiệu quả tác động thúc đẩy oxy hóa chất béo do dung dịch muối NaCl 2% gây ra suốt 8 ngày bảo quản.

5. Các chỉ tiêu hóa lý cơ bản của bột lá chùm ngây nguyên liệu được xác định gồm những số liệu nào?
Nguyên liệu lá chùm ngây sau khi phơi hong gió và sấy đối lưu 45°C trong 3 giờ có độ ẩm là 9,649%, hàm lượng glucid tổng số là 16,2%, và cho kết quả dương tính rõ rệt với các phản ứng định tính đặc trưng của hợp chất flavonoids.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hồ Thị Hà Trang đã hoàn thành toàn diện việc khảo sát và tối ưu hóa quá trình ngâm chiết flavonoids từ lá chùm ngây (Moringa oleifera Lam.) bằng ethanol 70%, xác lập được bộ thông số tối ưu gồm tỷ lệ dung môi 30 ml/g, nhiệt độ 74,1°C và thời gian 3 giờ 16 phút cho hàm lượng flavonoids tổng đạt 1,4503%. Quá trình điều chế cao chiết bằng cô quay chân không đạt hiệu suất thu hồi 10,802% với hàm lượng flavonoids tổng tích tụ trên 35%. Kết quả thử nghiệm trên nền mẫu cá thu và thịt ức gà trong điều kiện bảo quản lạnh 0°C khẳng định cao chiết lá chùm ngây có khả năng kiểm soát hiệu quả chỉ số TBARS, mở ra tiềm năng sử dụng nguồn thảo mộc này như một chất chống oxy hóa tự nhiên trong bảo quản thực phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về cây chùm ngây Cây chùm ngây có tên khoa học là Moringa oleifera Lam. Pterygosperma, thuộc họ Moringaceae. Ở Việt Nam, người ta gọi là cây chùm ngây, ngoài ra nó còn có một số tên như Drumstick tree, Horseradish tree, Indian Horseradish (Nguyễn Công Đức, 2007).1 Đặc điểm sinh học của cây chùm ngây Chùm ngây là cây gỗ nhỏ, cao từ 5÷12m. Lá kép, có 6÷9 đôi lá chét hình trứng, mọc đối.

Hoa trắng có cuống, hơi giống hoa đậu, mọc thành chùy ở nách lá, mỗi một hoa là một tổ hợp gồm 5 cánh hoa bằng nhau, vểnh lên, rộng khoảng 2.5cm, bộ nhị gồm 5 nhị thụ xen với 5 nhị lép. Bầu noãn 1 buồng do 3 lá noãn đính phôi trắng (Trần Việt Hưng, 2007). Quả nang treo, có 3 cạnh, dài 25÷30cm, hơi gồ lên ở chỗ có hạt, khía rãnh dọc. Hạt màu đen, to bằng hạt đậu Hà Lan, hình tròn có 3 cạnh và 3 cánh màu trắng dạng màng.

Cây ra hoa vào tháng 1÷2 (Nguyễn Công Đức, 2007). Cây bắt đầu cho quả từ thân và nhánh từ sau 6 đến 8 tháng trồng (Coppin, 2008). Cây chùm ngây ngoài tự nhiên (Trần Quang Vinh, 2009) Cây chùm ngây có khả năng sống trong những điều kiện khí hậu khác nhau: nóng, khô nóng, ẩm ướt, ướt. Cây cũng có thể sống ở môi trường đất kiềm (pH = 9) cũng như môi trường đất acid (pH = 4.5), do đó thích hợp trồng ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (Coppin, 2008).2 Phân bố Moringa oleifera Lam.

(Moringaceae) là một trong những 14 loài thuộc họ Moringaceate. Có nguồn gốc ở vùng phụ cận của Hymalaya hướng sang Ấn Độ, Pakisstan, Bangladesh và Afghanistan; được sử dụng bởi các người La Mã, Hy Lạp và Ai Cập cổ xưa. Ngày nay, cây chùm ngây được trồng rộng rãi và đã mọc tự nhiên tại nhiều nơi ở miền nhiệt đới (Faheyn, 2008). Ở nước ta, cây được trồng ở một số tỉnh như Ninh Thuận, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu, thành phố Hồ Chí Minh,…(Vương Thị Bạch Tuyết, 2010).3 Thành phần hóa học  Lá chùm ngây Trong lá chùm ngây (100g khối lượng khô) có chứa 0.643% flavonoids bao gồm quercetin và kaempferol glycosides; đây là những hợp chất chính.

Ngoài ra, trong lá còn có tocopherols (7. Lá chùm ngây còn chứa một lượng lớn vitamin C (0.95%), và một số khoáng chất như: Ca, Mg, K, O, Zn, Na, Cu và Fe (Coppin et al.  Hoa chùm ngây Hoa chứa polysaccharide được dùng làm chất phụ gia trong kỹ nghệ dược phẩm là các glucosinolates như: 4 - ( - L - rhamnosyloxy) benzyl glucosinolate (1%), sau khi chịu tác động của myrosinase sẽ cho 4 - ( - L - rhamnosyloxy) benzyl isothiocyamate (0.  Hạt chùm ngây Hạt chứa glucosinolate như trong rễ, có thể lên đến 9% sau khi hột đã được khử chất béo.

Các acid loại phenol carboxylic như: 1 - - D- glucosyl 2, 6 dimethyl benzoate. Ngoài ra, hạt còn chứa chất béo (33÷38%) được dùng làm dầu ăn và kỹ nghệ hương liệu; thành phần chính gồm các acid béo như: oleic acid (60÷70%), palmitic acid (3÷12%), 4 do an stearic acid (3÷12%) và các acid béo khác như: behenic acid, eicosanoic và lignoceric acid (Coppin, 2008).  Rễ cây chùm ngây Rễ chứa hợp chất glucosinolates như: 4 - ( - L - rhamnosyloxy) benzyl glucosinolate (khoảng 1%), sau khi chịu tác động của enzyme myrosinase sẽ cho 4 - ( - L - rhamnosyloxy) benzylisothiocyanate, glucotropaeolin (khoảng 0.05%) và benzylisothiocyanate (Ckeresaqb et al.4 Tình hình nghiên cứu về cây chùm ngây Chùm ngây được xem là một cây đa công dụng, rất hữu ích tại những quốc gia nghèo. Vì vậy, nó được nghiên cứu rất nhiều về trồng trọt và thu hái cũng như nghiên cứu về các hoạt tính y dược học và giá trị dinh dưỡng.