Đặt vấn đề Hằng năm, nông sản Việt Nam cung cấp cho thị trường tiêu dùng với số lượng rất lớn và chất lượng tốt. Tuy nhiên, đầu ra chủ yếu là xuất khẩu hoặc tiêu dùng không qua chế biến (hoặc chỉ sơ chế) nên giá trị và giá cả không cao, khó khăn cho đời sống của nông dân, tác động lớn đến việc giữ vững và phát triển vùng trồng bền vững. Được biết, củ sắn dây chứa một hợp chất rất có giá trị đó là puerarin. Nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới cho thấy puerarin có tác dụng tốt trong việc ngăn ngừa ung thư và các căn bệnh có liên quan tới tim mạch như cao huyết áp, rối loạn nhịp tim, co thắt động mạch, các chứng xơ vữa động mạch.
Sắn dây có chứa hàm lượng tinh bột, có khả năng thủy phân và lên men rượu. Tuy nhiên, sắn dây vẫn còn là một nguyên liệu chưa được nghiên cứu và ứng dụng nhiều ở nước ta, chủ yếu chỉ được xuất khẩu sang các nước Nhật, Hàn Quốc. với giá tương đối rẻ. Cho đến nay puerarin trong sắn dây được xem là hợp chất chiếm tỷ lệ cao nhất so với các loại thực vật khác.
Tuy nhiên, độ tan trong nước thấp đã ngăn cản ứng dụng của puerarin trong các sản phẩm dược phẩm và thực phẩm chức năng (Liu et al. Để tăng độ tan của puerarin, Choi et al., 2010 đã tổng hợp phức chất puerarin-cycloamylose từ Bacillus stearothermophilus maltogenic amylase (BSMA) và 4-alpha-glucanotransferase. Liu et al., 2012 cũng đã nghiên cứu tổng hợp phức chất puerarin và glucosyl-β-cyclodextrin để cải thiện độ hòa tan trong nước của puerarin. Một ứng dụng quan trọng của puerarin trong hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường đó chính là puerarin giúp tăng cường sự hấp thu glucose vào insulin (Kato and Kawabata, 2010).
Mặt khác, Nhà nước chủ trương tạo mọi điều kiện thuận lợi cho việc đẩy mạnh chuỗi giá trị gia tăng sản phẩm trái cây của đồng bằng sông Cửu Long, qua đó tạo nên thế mạnh trong việc phát triển kinh tế vùng trọng điểm. UBND tỉnh Tiền Giang đã có Quyết định 1512/QĐ-UBND ngày 26/06/2013 về việc phê duyệt Danh mục nhiệm vụ khoa học và công nghệ triển khai năm 2014; tập trung ngân sách cao nhất cho chương trình chế biến nông sản gắn với thị trường tiêu thụ. Trong đó, hỗ trợ đẩy mạnh chế biến nông sản chủ lực của tỉnh: dứa, sầu riêng, mít,…và một số nông sản khó tiêu thụ nội địa. Dứa là loại trái cây xuất khẩu và tiêu dùng nội địa chủ lực của tỉnh Tiền Giang.
Để tạo nên giá trị gia tăng cho loại sản phẩm này, cần phải có sự đầu tư, nghiên cứu sâu trong khâu chế biến; tạo nên sự khác biệt và giá trị gia tăng cao, từ đó hình thành sản phẩm chủ lực của tỉnh. Dứa không chỉ dùng làm món tráng miệng sau bữa ăn, nước ép của trái dứa còn giúp giải nhiệt và giải khát rất tốt. Nước cốt trái dứa giúp giảm mệt mỏi vì có chứa nhiều vitamin A, C, canxi, mangan. giúp mô tránh khỏi tác hại của quá trình oxy hóa.
Vì vậy, uống nước ép từ trái dứa sẽ giúp giảm stress và làm việc hiệu quả hơn. Đặc biệt, trong dứa có chứa nhiều bromelain nên có tác dụng thủy phân protein thành các acid amin, giúp tiêu hóa tốt và tăng sức đề kháng cho cơ thể (http://vi. 1 luan an Với công dụng, nhu cầu và điều kiện thực tế như trên, “Nghiên cứu công nghệ tổng hợp phức chất puerarin–maltose bằng enzyme maltogenic amylase và ứng dụng sản xuất nước uống lên men từ sắn dây và dứa” tạo ra loại nước uống lên men từ dứa đã được làm giàu thêm puerarin là sản phẩm mang lại nhiều giá trị, phù hợp với định hướng của tỉnh và góp phần quan trọng trong hình thành chuỗi giá trị sản phẩm nông sản. Mục tiêu nghiên cứu 1.
Mục tiêu chung Nâng cao giá trị và sử dụng hiệu quả nguồn sắn dây và nguyên liệu dứa sẵn có của Tiền Giang, nghiên cứu kết hợp hợp chất puerarin trong sắn dây vào trong nước ép từ dứa đã qua các quá trình chuyển hóa bởi nấm men và enzyme. Mục tiêu cụ thể Tối ưu hóa được quá trình tổng hợp phức chất puerarin-maltose từ sắn dây: chọn được các thông số tối ưu (pH, nhiệt độ, thời gian và nồng độ enzyme) trong quá trình thủy phân tinh bột sắn dây dưới tác dụng của enzyme β-amylase và quá trình tổng hợp phức chất puerarin-maltose dưới tác dụng của enzyme maltogenic amylase. Đưa ra được một quy trình chế biến để tạo nên sản phẩm nước uống lên men từ dứa giàu puerarin: Sử dụng chủng nấm men phù hợp với các thông số tối ưu (Brix, pH, nhiệt độ lên men, tỷ lệ nấm men) để lên men hỗn hợp nước sắn dây chế biến trước (có chứa phức chất puerarin-maltose) và nước ép trái dứa tạo nên một loại nước uống chứa puerarin và giàu các vitamin. Nội dung nghiên cứu Phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu sắn dây.
Nội dung 1: Tối ưu hóa quá trình thủy phân tinh bột sắn dây dưới tác dụng của enzyme β-amylase thông qua việc khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cơ chất, pH, nhiệt độ, thời gian và nồng độ enzyme β-amylase. Nội dung 2: Tối ưu hóa quá trình tổng hợp phức chất puerarin-maltose dưới tác dụng của enzyme BSMA thông qua việc khảo sát ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, thời gian và nồng độ enzyme BSMA. Nội dung 3: Tối ưu hóa quá trình lên men nước dứa-sắn dây thông qua việc khảo sát ảnh hưởng của pH, Bx, tỷ lệ nấm men trong điều kiện lên men ở nhiệt độ thường. Ý nghĩa nghiên cứu 1.
Ý nghĩa khoa học Mặc dù sắn dây là loại nguyên liệu rẻ tiền, giá trị kinh tế không cao, tuy nhiên sắn dây lại chứa một hợp chất chức năng - puerarin - rất có giá trị đối với sức khỏe con người. Đây là một hợp chất khó tan trong nước, chính điều này đã ngăn cản ứng dụng 2 luan an của puerarin trong thực phẩm và dược phẩm. Trải qua các quá trình biến tính bằng việc kết hợp hai loại enzyme β-amylase và enzyme maltogenic amylase, cấu trúc puerarin từ dạng không tan chuyển thành dạng hòa tan trong nước thông qua việc biến tính để hình thành phức puerarin-maltose, từ đó có thể ứng dụng tạo ra nhiều hướng đi mới trong nghiên cứu khoa học về puerarin có trong sắn dây nói riêng và trong các thực vật nói chung. Ý nghĩa thực tiễn Thành công của nghiên cứu này mang lại rất nhiều lợi ích cho ngành sản xuất nông sản, làm gia tăng chất lượng cho khâu chế biến trái cây, góp phần cải thiện khó khăn cho nông dân tham gia sản xuất.
Kết quả của đề tài là một quy trình mới trong chế biến trái cây, tạo ra sản phẩm có giá trị, góp phần tạo nên thế mạnh trong cạnh tranh của sản phẩm từ trái cây trong tỉnh, khu vực và trong cả nước. Tính mới của luận án Đề xuất được phương pháp nghiên cứu và xây dựng thành công quy trình sản xuất nước uống lên men từ dứa đã được làm giàu thêm puerarin với nguồn puerarin chủ động và ổn định thông qua sự tổng hợp puerarin-maltose theo phương pháp enzyme. Xác định được các thông số tối ưu hóa của quá trình biến tính hợp chất puerarin được thực hiện qua hai bước (1) thủy phân tinh bột sắn dây dưới tác dụng của enzyme β-amylase để tạo dịch thủy phân giàu puerarin; (2) quy trình tổng hợp phức chất puerarin-maltose dưới tác dụng của enzyme BSMA. Thiết lập được quy trình công nghệ lên men nước dứa có bổ sung phức chất puerarin-maltose từ sắn dây ở quy mô phòng thí nghiệm với các chỉ tiêu chất lượng đáp ứng được tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) cho nước uống có cồn.
Từ đó làm cơ sở khoa học cho việc phát triển và đa dạng hóa các sản phẩm giàu dinh dưỡng từ nông sản của ĐBSCL (dứa) và Việt Nam (sắn dây) nói chung. 3 luan an CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Nguyên liệu sắn dây Phân loại khoa học Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Bộ: Fables Họ: Faboideae Tông: Phaseoleae Chi: Pueraria Loài: P. thomsonii Tên gọi khác: cát căn, cam cát căn, phấn cát căn, bạch cát, củ sắn dây (cách gọi của người Thái) và khau cát (cách gọi của người Tày).
Nguồn gốc và nơi trồng Chi Sắn dây (Pueraria DC) thuộc họ Đậu (Fabaceae), phân họ Đậu (Faboideae) và thuộc tông Phaseoleae, là một trong số các chi đặc trưng của họ Đậu với nốt sần ở rễ cộng sinh với các vi khuẩn cố định đạm. Pueraria DC là chi nhỏ, gồm các loài là dây leo quấn, phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Châu Á (có 16 loài), Việt Nam có cả 5 loài. Một số loài có rễ củ, nhiều tinh bột, được dùng làm thực phẩm hay dược phẩm, vài loài khác có tác dụng che phủ đất, lấy lá làm thức ăn cho gia súc.ex Willd) DC mọc ở Nepal, Pakistan và Ấn Độ, rễ củ có độc, thường dùng để thuốc cá. Sắn dây và các loài trong chi Sắn dây thường có thân leo khỏe, thậm chí là dây leo, ít gặp dạng cây bụi.
Chúng lớn lên bằng nhiều cách, hầu hết các loài có thân bao phủ nhiều lông ngắn, cho phép bò lan trên mặt đất, leo lên cây bụi, cây hoặc các kiến trúc nhân tạo. Một số loài thuộc chi Sắn dây có thể tăng trưởng lên đến 30 cm/ngày, đạt 18- 30 m trong một mùa. Tất cả các loài đều là cây lâu năm, nhưng không phải tất cả các loài sắn dây đều tái sinh nhờ gốc. Hầu hết các loài có lá mọc so le gồm 3 lá chét nguyên hoặc xẻ thùy.
Cụm hoa hình chùm mọc ở kẻ lá gồm nhiều loại hoa màu xanh tím, có mùi thơm. Quả giáp dẹt, màu vàng nhạt, có lông mềm, thắt lại giữa các hạt (Kinjo et al. Sắn dây có nguồn gốc từ miền nam Nhật Bản và miền đông nam Trung Quốc, được trồng nhiều ở miền đông Châu Á, là một trong những cây làm thuốc đầu tiên và quan trọng ở các quốc gia phương Đông và hiện nay nó mọc ở nhiều nơi trên thế giới như: miền Đông Bắc nước Úc, những vùng cô lập ở miền Bắc nước Ý chung quanh hồ Maggiore, đặc biệt là nó phát triển tốt ở miền nam nước Mỹ và một số nước khác trong đó có Việt Nam. 4 luan an Việt Nam được thiên nhiên ưu đãi về khí hậu cũng như thổ nhưỡng, người dân có điều kiện thuận lợi để phát triển ngành trồng trọt với nhiều giống cây trồng khác nhau từ cây lương thực, rau màu đến các loài dược liệu.
Điều đó có ý nghĩa to lớn đến chất lượng cuộc sống của người dân: đem lại thu nhập cho người trồng, cung cấp lương thực, cải thiện sức khỏe.