CHƯƠNG 1. ĐẶT VAN DE Trái cây được coi là một nguén dưỡng chat phong phú có chứa các đường, acid hữu cơ, vitamin và khoáng. DJuric và cộng sự (1998) cho rằng chế độ ăn nhiều trái cây giảm sự oxy hóa DNA, ngăn ngừa bệnh ung thư [1]. Dữ liệu từ trung tâm “Nghiên cứu Y tế và các chuyên gia y tế” cho thấy chế độ ăn hàng ngày cung cấp trái cây hoặc rau quả có thể giảm 4% nguy cơ đối với bệnh tim mạch vành [2].
Nhiều nghiên cứu đã cho rang các chất có hoạt tinh sinh học và chất chống oxy hóa có trong các loại rau quả có tác dụng chống lại các bệnh mãn tính và thoái hóa [4] [5] [6]. Các chất chống oxy hóa pho bién 1a tocopherol, carotenoid, acid ascorbic va cac hop chat phenolic [7] [8]. Phenolic thé hiện hoạt tính chống oxy hóa thông qua các cơ chế khác nhau như loại bỏ các gốc tự do, phản ứng với các kim loại. do đó ngăn ngừa sự hư hỏng của lipid, protein và acid nucleic, từ đó han chế su tốn thương của tế bào [9].
Các chất chống oxy hóa thường gặp trong các loại trái cây như flavonoid, tannin, anthocyanin. Qua táo ta (Ziziphus mauritiana L.) là nguồn cung cấp vitamin C, đường và các khoáng chất khác nhau. Ngoài ra, chúng còn chứa một lượng lớn các hợp chất phenolic và có hoạt tính kháng oxi hóa kha cao [11] [12] [13]. Tuy nhiên, ở Việt Nam có rat it công bố khoa học về thu nhận nước quả táo giàu chất kháng oxy hóa.
Quá trình trích ly dịch quả chịu ảnh hưởng cua nhiều yếu t6. Dé đạt được hiệu quả khai thác tối đa, cần khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (nước), nhiệt độ, thời gian. Có nhiéu phuong phap hỗ trợ quá trình trích ly dịch quả như xử lý cơ học, sử dụng enzyme.Phương pháp sử dụng các chế phẩm enzyme được khá nhiều tác giả nghiên cứu. Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế là thời gian xử lý khá dài dé làm tốn thất các chất có hoạt tính sinh học.
Ngoài ra, enzyme có tính đặc hiệu, phân cắt chọn lọc, nếu chỉ sử dụng một loại enzyme thì khó có thé trích ly được nhiều hợp chất mong muốn. Việc sử dụng kết hợp các loại chế phẩm enzyme cũng kém khả thi vì mỗi loại enzyme chỉ hoạt động tối ưu trong một số điều kiện nhất định nên sau quá trình trích ly, một số hợp chất vẫn còn sót lại trong ba [17]. Xử lý nguyên liệu với sóng siêu âm là một giải pháp kỹ thuật mới có thé áp dụng để hỗ trợ quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật [18]. Ưu điểm của kỹ thuật này là làm tăng đáng kể hiệu suất thu hồi chất chiết, rút ngắn thời gian trích ly [19].
Ngoài ra, phương pháp nay còn có những ưu điểm khác như thiết bị đơn giản, dé vận hành trong sản xuất công nghiệp. Một số nghiên cứu trước đây cho thay sóng siêu âm có thé làm tăng hàm lượng các chất chống oxy hóa trong dịch quả như acid ascorbic, phenolic từ nguyên liệu trái sim, 6i, sori.Do sóng siêu âm phá vỡ thành tế bào, giảm kích thước nguyên liệu, tăng cường quá trình truyền khối của chất nội bao với dung môi nhờ hiện tượng xâm thực khí [20] [21]. Trong dé tai luận văn nay, chúng tôi “sử dung sóng siêu âm trích ly các hợp chất kháng oxy hóa trong quả táo ta (Ziziphus mauritiana L.)’’ nhằm mục đích thu nhận dịch quả táo ta giàu các hợp chất chống oxy hóa. Hy vọng răng kết quả bước đầu sẽ làm tiền dé cho những nghiên cứu tiếp theo nhăm nâng cao giá trị dinh dưỡng san phâm nước quả từ nguồn nguyên liệu rẻ tiên và phô biên ở Việt Nam.1 Nguôn gốc cây táo ta (Ziziphus mauritiana L.) Táo ta (Ziziphus mauritiana L.) thuộc về ho táo (Rhamnaceae), là loại cây ăn quả vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới có nguồn gốc từ Bắc bán cầu [22].
Táo ta còn có các tên gọi: táo chua, táo sa mạc, táo Ấn Độ, táo gai Van Nam. Chi táo ta có 135-170 loài [23][24] trong đó có 17 loài có nguồn gốc từ An Độ [25]. Các loài chi táo ta được phân bố khắp các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới ở cả hai bán cau và tập trung ở các nước Afghanistan, Algeria, Autralia, Bangladesh, Trung Quốc, Ai Cập, An Độ, Thái Lan, Việt Nam [26]. còn được gọi là ber hay jujube, được canh tác ở các vùng khô hạn của An Độ và Pakistan, chúng cũng được trồng ở một số nước Châu Phi [27].
Phân loại khoa học theo USDA (United States Department of Agriculture) Giới: thực vật Phân giới: thực vật bậc cao Bộ: Rhamnales Họ: Rhamnaceae Chi: Ziziphus Loài: Ziziphus mauritiana Lam.2 Thành phân dinh dưỡng của quả táo Thanh phan dinh dưỡng trong trái cây phụ thuộc rất nhiều vào độ chín, giống loài, khí hậu, thành phan đất, vị trí địa lý và điều kiện bảo quản.1 Thành phần dinh dưỡng trong quả táo An Độ (tính theo khối lượng tuoi) [33][75] [76] Thanh phan Khối lượng (tính trên 100 g) Độ âm (g) 81.2 Duong không khử (g) 3.4 Qua táo ta có giá trị dinh dưỡng cao, là một nguồn giàu vitamin C, B, các loại khoáng như Ca, K, Br. Trong thành phần quả tươi chứa 81-83% am, 17% carbohydrate, 0. Citric, malonic va malic acid là các acid hữu co chính trong táo. Vi chua của táo ta được xác định do các axit hữu cơ và một số thành phần hữu cơ khác như các hợp chat phenolic [29].3 Hàm lượng vitamin C trong quả táo Hàm lượng acid ascorbic trong táo ban đầu thấp và tiếp tục tăng cho đến khi dat đến độ chín sinh lý [30].
Bal và cộng sự (1995) cũng ghi nhận sự tăng hàm lượng vitamin C theo sự trưởng thành của táo Umran [31]. Có sự khác biệt dang kế về hàm lượng acid ascorbic trong các công bố khoa học trước đây: Koley và cộng sự (2011) ghi nhận hàm lượng vitamin C trong táo An Độ là 19.49 mg/100g [32] trong khi Pareek (2013) cho rang hàm lượng vitamin C trong táo An Độ dat 65.8-76 mg/100g [33], Krishana va cong su (2013) khao sat ham luong vitamin C trong 28 loai tao khac nhau ở An Độ và nhận thay có sự khác biệt dang kê: lượng vitamin C dao động từ 47.4 Các hợp chất phenolic trong quả táo Hợp chat phenolic có khả năng kháng oxy hóa, chúng phân bố rộng rãi trong giới thực vật [35]. Các nghiên cứu trước đây cho thay thành phan phenolic trong các giống táo là khác nhau có ý nghĩa thống kê. Acid caffeic, acid p-hydroxybenzoic, acid ferrulic và acid p-coumaric là các phenolic acid có trong táo ta [36].
Hàm lượng phenolic của táo dao động 48.34 mg GAE/100g [34], một nghiên cứu khác lại có kết quả là 172-328.6 mg GAE/100g [32], Memon (2012) lại xác định hàm lượng phenolic trong táo là 12. Những khác biệt về thành phan phenolic có thể do ảnh hưởng của nhiều yếu tố bên ngoài như thành phan đất, vị trí địa lý, điều kiện khí hậu và cường độ anh sang [39].5 Hoạt tinh khang oxy hóa trong qua táo Kha năng khang oxy hóa đo được của một mẫu phụ thuộc vào bản chất của phương pháp do [40]. Do đó, không có phương pháp duy nhất có thé đánh giá đầy đủ hoạt tính kháng oxy hóa tổng của các loại thực phẩm. Trong một nghiên cứu của Krishna (2013), hoạt tính khang oxy hóa trung bình của các loại táo lần lượt là 2,9- 6,33 „MTE/g và 2,63-6,09 „#MTE/g, được xác định băng các phương pháp CUPRAC và FRAP [34].
Koley (2011) cho răng hoạt tính kháng oxy hóa trong táo đạt 7.93 „MIH/g theo phương pháp FRAP và 12.45 „MTE/g theo phương pháp ABTS [32]. Krishna (2013) nhận thấy tổng số phenolic va flavonoid có mối tương quan mật thiết với khả năng chống oxy hóa: hàm lượng phenolic tổng. flavonoid cao thì khả năng kháng oxy hóa tốt hơn và hàm lượng phenolic tổng, flavonoid thấp thì kha năng kháng oxy hóa thấp hon [34]. Như vậy, các chat phenolic va flavonoid giữ vai trò quan trọng đối với hoạt tính chống oxy hóa.
Tuy nhiên, phenolic cao có thé gây ra hiện tượng hóa nâu. Thaipong và cộng sự (2006) báo cáo răng acid ascorbic có thé ức chế enzyme hóa nâu trong trái 6i [41]. Táo ta chứa lượng acid ascorbic khá cao nên ít gặp van đề hóa nâu. Các mối tương quan tích cực giữa hoạt tính chống oxy hóa và tổng hàm lượng phenolic cũng đã được báo cáo bởi những tác giả khác [35], nhưng một số tác giả cho rằng khả năng chống oxy hóa có ít sự tương quan với hàm lượng acid ascorbic [42].2 Ung dụng sóng siêu âm trong chế biến thực phẩm 2.1 Khát niệm sóng siêu âm Sóng siêu âm là vùng sóng có tần số cao hơn tan số tối đa mà con người có thé nghe được.
Sóng siêu âm có khoảng tan số từ 20 kHz đến 100 MHz [43]. ACOUSTIC CAVITATION E5 5 3 3 3 YF FY YD rarefac: rarefaction rarefaction rarefaction rarefaction TY -©°O@-@ & bubble —_————+ bubble grows in reaches undergoes forms successive cycles unstable size violent collapse Hình 2.2 Sự hình thành và no bể bong bóng do sóng siêu âm Sóng siêu âm sẽ gây ra những thay đổi hóa học và vật ly trong môi trường chat lỏng. Sóng siêu âm được truyền qua mẫu lỏng làm hình thành các bong bóng, với chu kì kéo và nén liên tục, làm bọt khí lớn dan. Các bong bóng tăng kích thước trong thời gian một vai chu kỳ đến một kích thước tối đa.
Khi bong bóng đạt đến kích thước tối đa, chúng sẽ bi nô bé, tạo ra năng lượng cho hiệu ứng hóa học và cơ (Hình 2. Hiện tượng sủi bong bóng và nỗ bể là một hiện tượng đáng chú ý gây ra trong chất lỏng do tác động của sóng siêu âm. Trong các mẫu lỏng, mỗi bong bóng nỗ bể đóng vai trò như một "điểm nóng” cục bộ tao ra nhiệt độ khoảng 5000°C và áp lực khoảng 2000 at.2 Cơ chế tác động của sóng siêu âm trong môi trường lỏng 2.1 Cơ chế sui bong bóng Sóng siêu âm truyền trong môi trường lỏng sẽ xảy ra quá trình kéo và nén liên tục. Quá trình kéo giãn tác động áp suất âm day các phan tử chất lỏng ra xa nhau trong khi quá trình nén tác động áp suất dương đây các phan tử chất lỏng lại gần nhau.
Khi năng lượng đủ lớn, trong quá trình kéo giãn từ các phân tử khí trong chất lỏng sẽ hình thành các bong bóng khí [43]. Sau nhiều chu trình kéo và nén, các bong bóng khí hấp thu năng lượng và không ngừng gia tăng về thể tích, đến một giới hạn nhất định các bong bóng khí không thể duy trì hình dạng và bị nỗ tung. Bong bóng nỗ tạo ra năng lượng có lực cắt cao.