Đặt vấn đề Bí đao vốn là một loại quả quen thuộc với ngƣời dân các nƣớc Châu Á nói chung và Việt Nam nói riêng. Bí đao là loại quả dây leo, thƣờng đƣợc trồng rất phổ biến ở các vùng nông thôn. Quả có vị thanh đặc trƣng, nhai kĩ sẽ thấy có vị chua. Bí đao thƣờng đƣợc nấu nhƣ canh cùng với thịt heo băm nhuyễn hoặc xƣơng hầm trong nhiều giờ tạo thành món ăn truyền thống có tác dụng giải nhiệt.
Ngoài ra bí đao còn đƣợc ứng dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất bánh kẹo và nƣớc giải khát và đạt đƣợc hiệu quả kinh tế cao. Bí đao cũng là loại quả dễ trồng, có khả năng sinh trƣởng và phát triển tốt, chống đƣợc sâu bệnh nên trồng bí đao ít phải sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Năng suất bí đao ở Việt Nam khá cao trung bình từ 35-50 tấn/ha. Bí đao là loại quả có hàm lƣợng nƣớc cao (trên 90%), do đó việc nghiên cứu chế biến để thu đƣợc sản phẩm có hàm lƣợng chất khô cao là cần thiết.
Với mong muốn tạo ra một sản phẩm công nghiệp từ bí đao, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu “ Nâng cao hiệu suất trích ly dịch quả bí đao bằng phƣơng pháp enzyme”. Đề tài sẽ tập trung ngiên cứu hiệu quả thu hồi chất khô từ quả và từ đó ứng dụng sản xuất thử nghiệm một sản phẩm công nghiệp. Đây là hƣớng nghiên cứu mới góp phần làm phong phú thêm thị trƣờng của loại quả này, qua đó giúp ngƣời tiêu dùng có nhiều lựa chọn hơn. Bên cạnh đó, đề tài còn mở ra thêm nhiều hƣớng nghiên cứu khác trên nguyên liệu quen thuộc này.
Mục tiêu nghiên cứu Sử dụng phƣơng pháp enzyme để nâng cao hiệu suất trích ly dịch quả Ứng dụng sản xuất bột bí đao ở quy mô phòng thí nghiệm Phân tích một số hợp chất chống oxy hóa trong sản phẩm Nội dung nghiên cứu Tổng quan về nguyên liệu chính - quả bí đao và các enzyme pectinase, cellulase Phân tích một số thành phần cơ bản trong quả bí đao Nghiên cứu hiệu quả trích ly chất khô từ bí trên 2 cơ chất là thịt quả và vỏ, cụ thể bằng xúc tác thủy phân của hỗn hợp enzyme pectinase và cellulase Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất trích ly là tỉ lệ pha loãng, pH, nhiệt độ, nồng độ enzyme và thời gian thủy phân Tối ƣu hóa 4 yếu tố ảnh hƣởng: pH, nhiệt độ, nồng độ enzyme và thời gian thủy phân Khảo sát tỉ lệ phối chế dịch thủy phân từ thịt quả và vỏ quả Phân tích sự thay đổi của các hợp chất phenolic, hoạt tính chống oxy hóa theo DPPH và ABTS từ thịt quả, vỏ quả, dịch thủy phân, dịch quả đã phối chế đến sản phẩm bột bí đao. Phân tích một số chỉ tiêu chất lƣợng sản phẩm. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về trái bí đao 1.1 Phân loại khoa học [20], [21] Bí đao có tên khoa học là Benincasa hispida (hay Benincasa cerifera, Cucurbita hispida, Curcubita pepo-aspera) thuộc họ Cucurbitaceae, chi Benincasa. Đây là loài duy nhất trong chi Benincasa.
Ngoài tên khoa học, bí đao còn có nhiều tên gọi khác nhau ở các nƣớc khác nhau, tiêu biểu có các tên dƣới đây: Tên tiếng Anh: Ash Gourd, Wax Gourd, Chinese Preserving, Melon, Chinese Water Melon, Gourd Melon, Joined Gourd, Tallow Gourd, Winter Gourd, Winter Melon, White Pumpkin Tên Trung Quốc: Dong Gua, Tung Kua, Bai Dong Gua, Yin Dong Gua, Bai-Gua, Pai Gua Tên Ấn Độ: Kumora, Komora ( Assamese ), Chal Kumra, Kumra ( Bengali) , Bhujailu, Gol-Kaddu, Golkaddu, Kadu, Khola, Kondha, Kudimah, Kumra, Petha, Pethaa, Phuthia, Raksa ( Hindu ). Tên Thái Lan: Faeng, Fak, Mafak Khom, Mafak Mon, Mafak Mon Khom Tên Tây Ban Nha: Calabaza Blanca, Calabaza China 1.2 Phân bố và đặc điểm Nguồn gốc của bí đao vẫn chƣa đƣợc xác định rõ nhƣng khu vực Đông Dƣơng và Ấn Độ đƣợc xem là nơi tập trung của loại quả này. Bí đao không mọc hoang dã mà đƣợc trồng. Bí đao đƣợc trồng ở Trung Quốc từ năm 500 Sau công nguyên và trồng rộng rãi ở Đông Nam Á [20].
Ở Việt Nam, bí đao là loại quả phổ biến, dễ chăm sóc và đƣợc trồng khắp cả nƣớc.1: Sản lƣợng các cây quan trọng thuộc họ bầu bí (bí ngô, bí đỏ, bí đao) ở một số nƣớc trên Thế giới [40] Sản lƣợng (tấn) Tên nƣớc 1987 1997 2007 Trung Quốc 1.000 Liên bang Nga - 750.040 Tây Ban Nha 229.000 Indonesia 190,847 - 254,056 Nhật Bản 276.000 Dựa vào bảng trên có thể thấy sản lƣợng của các cây họ bầu bí tăng lên theo thời gian. Sự gia tăng này là do nhu cầu tăng cao của ngƣời tiêu dùng cũng nhƣ các nhận thức về những lợi ích sức khỏe mà các loại cây này mang lại. Tính đến thời điểm 2007 thì Trung Quốc tạm thời dẫn đầu về sản lƣợng các cây họ bầu bí với hơn 6 triệu tấn. Ấn Độ đứng hai với 3,6 triệu tấn.
Các quốc gia nhƣ Mỹ, Nga, Ai Cập cũng có sản lƣợng cao cho thấy đƣợc sự phổ biến trên khắp thế giới của nhóm các cây này. Bí đƣợc trồng ở độ cao khoảng 1000m, nhìn chung phù hợp với những vùng thấp có khí hậu nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới. Bí chịu đƣợc khô hạn và có thể phát triển ở những vùng khô. Nhiệt độ thích hợp từ 23 - 28oC, pH từ 6,0 – 7,0, đất tới xốp, thoát nƣớc tốt [21].3 Đặc điểm thực vật học Về đặc điểm thực vật học, cây bí đao gồm 4 thành phần chính là rễ, thân lá, hoa và quả.
Rễ sinh trƣởng mạnh và có khả năng chịu hạn tốt, gặp điều kiện thuận lợi rễ sẽ ăn sâu vào mặt đất. Nếu gặp đất tốt và độ ẩm thích hợp, rễ phát triển tốt, làm tăng khả năng hấp thu nƣớc và chất dinh dƣỡng từ đất. Thân lá thuộc loại thân thảo, leo bò rất tốt. Thân tròn, có màu xanh và đƣợc phủ bới một lớp lông cứng và dày, lông dài hơn về phía ngọn.
Khả năng phân nhánh của bí xanh tƣơng đối mạnh và đều cho quả. Lá xanh thẫm, dày, phủ lông cứng. Lá lớn có dạng chân vịt 5 cạnh, 2 lá mầm. Lá có răng cƣa và lông mềm, độ dài lá từ 5 - 20cm.
Hoa có 5 cánh hợp màu vàng, đơn tính cùng gốc. Hoa cái cánh to hơn hoa đực và mọc trên cùng nách lá. Hoa đực dài từ 7,5 - 10cm, hoa cái ngắn hơn. Hoa cái có thể xuất hiện từ nách lá thứ 6 - 7 trở đi.
Cây thụ phấn nhờ côn trùng. Quả có màu xanh, hình trụ thon dài, hẹp dần về phía trung tâm. Độ dài quả từ 15 - 23cm, đƣờng kình từ 5 - 10cm. Bên ngoài quả đƣợc phủ một lớp phấn sáp có lông nên còn đƣợc gọi là bí phấn hay bí sáp [17] [20] [21].
Bí đao có thể trồng quanh năm ở tất cả các vùng sinh thái. Tuy nhiên tuỳ theo chế độ đất và nƣớc của từng vùng, bố trí thời vụ thích hợp để thời kỳ ra hoa, ra quả tránh bị úng hoặc gặp hạn kéo dài. Các vụ trong năm gồm: Vụ Xuân gieo trồng vào tháng 1; Vụ hè gieo trồng vào tháng 5-6. Ở Đồng bằng sông Cửu Long vùng không chủ động nƣớc gieo trồng đầu tháng 4 đến tháng 5; Vụ Thu gieo trồng vào tháng 9-10; Vụ Đông: Vùng Đồng bằng sông Hồng, các tỉnh miền núi ấm, vùng Bắc Trung Bộ trồng bí đao vào đầu tháng 10, sau khi đã thu hoạch lúa mùa sớm.
ở Đồng bằng sông Cửu Long bí đao trồng dƣới ruộng, tốt nhất là vụ Đông – Xuân, xuống ruộng tháng 10-11. Thời gian thu quả phụ thuộc vào mục đích sử dụng. Khi bí có nhiều phấn trắng là đã già, có thể bảo quản đƣợc lâu.4 Thành phần dinh dưỡng Bảng 1.2: Thành phần dinh dƣỡng của bí đao [37] 3 Thành phần Đơn vị Giá trị trên 100g Nƣớc g 96.1 Năng lƣợng kcal 13 Protein g 0.3 Canxi mg 19 Sắt mg 0.4 Magie mg 10 Photpho mg 19 Kali mg 6 Natri mg 111 Kẽm mg 0.2 Vitamin C mg 13 Thiamin mg 0.4 Acid pantothenic mg 0.035 Folate µg 5 Acid béo bão hòa g 0.003 Số liệu từ bảng trên cho thấy, ngoài các thành phần dinh dƣỡng cơ bản, bí đao tƣơi còn chứa các vitanmins nhiều nhất có thể kể đến vitamin C, Riboflavin, Niacin; các khoáng chất Natri, Kali, Canxi, Photpho, Magie. Ngoài ra trong bí đao còn chứa một lƣợng lớn các triterpenoids, flavanoids, glycosides, saccharides, β sitosterin và acid uronic.
Bên canh đó, một số các báo cáo còn cho thấy bí đao là một nguồn dồi dào các axit amin thiết yếu và không thiết yếu, đặc biệt là trong hạt và vỏ quả.3: Hàm lƣợng các axit amin (mg/100g quả tƣơi) trong các phần khác nhau của trái bí đao chín [40] Axit amin Thịt Hạt Vỏ Ornithine 7.869 - Các hợp chất dễ bay hơi đƣợc tìm thấy trong bí đao có E-2-hexenal, n-hexanal và n-hexyl formate trong khi đó các hợp chất tạo mùi chính đƣợc phát hiện gồm có acetoin, octanal và nonanal. Trong thịt quả còn chứa các hợp chất phenolic, 3 hợp chất 5 phenolic đƣợc tìm thấy khi tách 2g phenolic thô chiết từ quả là astilbin (120mg), catechin (103 mg) và naringenin (79 mg) [40].5 Tình hình nghiên cứu trên trái bí đao Tình hình nghiên cứu về trái bí đao trong nƣớc nhìn chung còn hạn chế. Các sản phẩm về bí đao hiện có trên thị trƣờng Việt Nam cũng chƣa nhiều. Phổ biến hơn cả là trà bí đao với hƣơng vị đặc biệt của bí đao và đƣờng caramel hóa.
Tại Việt Nam cũng có đề tài thực hiện bởi Đ.Đào về “Nghiên cứu chế biến nƣớc uống từ bí đao” (2003) [3]. Các nghiên cứu thực hiện trong vòng 30 năm trở lại đây trên thế giới cho thấy bí đao là loại có nhiều tính năng y học vƣợt trội nhƣ khả năng chống oxy hóa, chống loét, chống ung thƣ, chống suy nhƣợc, kháng viêm, kháng histamine, trị tiêu chảy, hỗ trợ hoạt động tiêu hóa và bài tiết [10] [17] [40]. Dịch chiết bằng methanol từ hạt bí đao cho thấy khả năng loại bỏ các gốc tự do một cách hiệu quả tùy thuộc vào nồng độ. Ở nồng độ 300µg/ml, hoạt tính loại bỏ các gốc tự do đƣợc tìm thấy là cao nhất với 79.8%, khả năng loại bỏ gốc H2O2 là 63.
Hạt bí còn có khả năng cao nhất trong việc ức chế sự oxy hóa axit linoleic và loại bỏ gốc tự do DPPH so với vỏ,thịt hay lõi quả. Trong một thử nghiệm trên chuột bạch, bí đao còn cho thấy việc làm giảm tổn thƣơng thận sau quá trình thiếu máu cục bộ ở thận do khả năng loại bỏ các gốc tự do.