Nghiên Cứu Khả Năng Sử Dụng Chế Phẩm Lycopene Chiết Xuất Từ Bã Cà Chua Trong Bảo Quản Thực Phẩm

Nghiên cứu khả năng sử dụng lycopene chiết xuất từ bã cà chua trong bảo quản thực phẩm, mang lại giải pháp an toàn và hiệu quả cho ngành thực phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Văn Luân
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Thị Định
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Sử Dụng Lycopene Từ Bã Cà Chua Trong Bảo Quản Thực Phẩm
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. Lời cam đoan
• 1.2. Mục lục
• 1.3. Danh mục chữ viết tắt
• 1.4. Danh mục bảng
• 1.5. Danh mục hình
• 1.6. Trích yếu luận văn
• 1.7. Thesis abstract
• 2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 3. MỤC TIÊU CHUNG VÀ CỤ THỂ
• 3.1. Mục tiêu chung
• 3.2. Mục tiêu cụ thể
• 4. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 4.1. Tổng quan về lycopene trích ly
• 4.1.1. Giới thiệu sơ lược về lycopene trích ly
• 4.1.2. Tính chất vật lý và hóa học
• 4.1.2.1. Tính chất vật lý
• 4.1.2.2. Tính chất hóa học
• 4.1.3. Cơ chế kháng oxy hóa của lycopene
• 4.2. Tổng quan về thịt lợn
• 4.2.1. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thịt lợn
• 4.2.2. Biến đổi của thịt sau giết mổ
• 4.2.3. Các dạng hư hỏng và nguyên nhân gây hư hỏng thịt lợn
• 4.2.4. Một số phương pháp bảo thịt lợn
• 4.3. Tổng quan về dầu thực vật
• 4.3.1. Thành phần hóa học cơ bản của dầu thực vật
• 4.3.2. Đặc điểm dầu lạc
• 4.3.3. Quá trình hư hỏng dầu
• 4.3.4. Tác hại của sự oxy hóa hóa chất béo
• 4.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa chất béo
• 4.3.6. Một số chất chống oxy hóa tổng hợp thường sử dụng trong bảo quản dầu thực vật
• 5. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 5.1. Đối tượng nghiên cứu
• 5.2. Phạm vi nghiên cứu
• 5.3. Nội dung nghiên cứu
• 5.4. Phương pháp nghiên cứu
• 5.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 5.4.2. Phương pháp phân tích
• 5.4.3. Xử lý số liệu
• 6. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 6.1. Đặc tính lý hóa của chế phẩm lycopene
• 6.2. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý lycopene đến biến đổi chất lượng hóa học của thịt trong thời gian bảo quản
• 6.3. Sự biến đổi hàm lượng NH3 của thịt trong thời gian bảo quản
• 6.4. Ảnh hưởng của xử lý lycopene đến chỉ số peroxide của thịt trong quá trình bảo quản
• 6.5. Đánh giá sơ bộ chất lượng vi sinh vật của thịt trong thời gian bảo quản
• 6.6. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý lycopene đến một số chỉ tiêu chất lượng của dầu lạc trong quá trình bảo quản
• 6.7. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý lycopene đến độ axit của dầu lạc trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ phòng
• 6.8. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý lycopene đến chỉ số peroxide của dầu lạc trong quá trình bảo quản
• 6.9. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý lycopene đến khả năng kháng oxy hóa của dầu lạc trong quá trình bảo quản
• 7. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Về Lycopene Từ Bã Cà Chua

Nghiên cứu về lycopene từ bã cà chua đang thu hút sự quan tâm lớn trong lĩnh vực bảo quản thực phẩm. Lycopene, một carotenoid tự nhiên, nổi tiếng với khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ. Việc tận dụng bã cà chua, một phụ phẩm nông nghiệp, không chỉ giảm thiểu lãng phí mà còn tạo ra giá trị gia tăng cho ngành công nghiệp thực phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá khả năng sử dụng lycopene chiết xuất từ bã cà chua để kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lượng thực phẩm. Việc tìm kiếm các phương pháp bảo quản tự nhiên và hiệu quả là vô cùng quan trọng trong bối cảnh người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến an toàn thực phẩm và các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên. Nghiên cứu này hứa hẹn mang lại những giải pháp bền vững và kinh tế tuần hoàn cho ngành sản xuất thực phẩm.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Lycopene và Nguồn Gốc

Lycopene là một sắc tố tự nhiên thuộc nhóm carotenoid, tạo nên màu đỏ đặc trưng cho nhiều loại trái cây và rau củ, đặc biệt là cà chua. Nó được biết đến rộng rãi nhờ khả năng chống oxy hóa vượt trội, bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do các gốc tự do. Cơ thể con người không tự tổng hợp được lycopene mà phải hấp thụ từ chế độ ăn uống. Bã cà chua, một phụ phẩm sau quá trình chế biến cà chua, là một nguồn giàu lycopene tiềm năng, mở ra cơ hội tái chế phụ phẩm hiệu quả.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Bã Cà Chua Trong Kinh Tế Tuần Hoàn

Bã cà chua thường bị xem là bã thải cà chua sau khi chế biến, gây ra vấn đề về môi trường. Tuy nhiên, nó lại chứa đựng nhiều hợp chất có giá trị, đặc biệt là lycopene. Việc tái chế phụ phẩm này không chỉ giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu mới cho ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm. Kinh tế tuần hoàn khuyến khích việc sử dụng hiệu quả tài nguyên và giảm thiểu chất thải, và việc tận dụng bã cà chua là một ví dụ điển hình.

II. Thách Thức Trong Bảo Quản Thực Phẩm Hiện Nay

Ngành bảo quản thực phẩm đang đối mặt với nhiều thách thức lớn, bao gồm sự hư hỏng thực phẩm do oxy hóa và sự phát triển của vi sinh vật. Các phương pháp bảo quản truyền thống thường sử dụng các phụ gia thực phẩm tổng hợp, gây lo ngại về an toàn thực phẩm và sức khỏe người tiêu dùng. Oxy hóa lipid là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự ôi thiu và giảm chất lượng thực phẩm. Việc tìm kiếm các phương pháp bảo quản tự nhiên và hiệu quả, sử dụng các chất chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên, là một nhu cầu cấp thiết. Nghiên cứu về khả năng sử dụng lycopene từ bã cà chua trong bảo quản thực phẩm hứa hẹn mang lại những giải pháp tiềm năng để giải quyết những thách thức này.

2.1. Các Yếu Tố Gây Hư Hỏng Thực Phẩm Phổ Biến

Sự hư hỏng thực phẩm có thể do nhiều yếu tố gây ra, bao gồm sự phát triển của vi sinh vật, quá trình oxy hóa lipid, và các phản ứng enzyme. Vi sinh vật như vi khuẩn và nấm mốc có thể làm thay đổi cấu trúc, mùi vị và chất lượng thực phẩm, gây nguy hiểm cho sức khỏe. Oxy hóa lipid dẫn đến sự ôi thiu và giảm giá trị dinh dưỡng. Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng cũng ảnh hưởng đến tốc độ hư hỏng thực phẩm.

2.2. Tác Hại Của Chất Chống Oxy Hóa Tổng Hợp và Nhu Cầu Tự Nhiên

Mặc dù các chất chống oxy hóa tổng hợp có hiệu quả trong việc kéo dài thời gian bảo quản, nhưng chúng cũng gây ra nhiều lo ngại về an toàn thực phẩm. Một số nghiên cứu cho thấy rằng việc tiêu thụ quá nhiều phụ gia thực phẩm tổng hợp có thể gây ra các vấn đề sức khỏe. Do đó, người tiêu dùng ngày càng ưa chuộng các sản phẩm được bảo quản tự nhiên, sử dụng các chất chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên như lycopene.

III. Phương Pháp Chiết Xuất Lycopene Từ Bã Cà Chua Hiệu Quả

Việc chiết xuất lycopene từ bã cà chua đòi hỏi một phương pháp hiệu quả để đảm bảo thu được nồng độ lycopene cao và giữ nguyên tác dụng của lycopene. Các phương pháp chiết xuất khác nhau có thể ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của quá trình. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện chiết xuất, bao gồm dung môi, nhiệt độ và thời gian, để đạt được hiệu quả cao nhất. Chiết xuất lycopene thành công sẽ mở ra tiềm năng lớn cho việc ứng dụng lycopene trong bảo quản thực phẩm và các lĩnh vực khác.

3.1. Các Phương Pháp Chiết Xuất Lycopene Phổ Biến Hiện Nay

Có nhiều phương pháp chiết xuất lycopene khác nhau, bao gồm chiết xuất bằng dung môi hữu cơ, chiết xuất bằng enzyme, và chiết xuất bằng công nghệ siêu tới hạn. Chiết xuất bằng dung môi hữu cơ là phương pháp phổ biến nhất, sử dụng các dung môi như hexan, acetone hoặc ethyl acetate. Chiết xuất bằng enzyme sử dụng các enzyme để phá vỡ thành tế bào và giải phóng lycopene. Chiết xuất bằng công nghệ siêu tới hạn sử dụng CO2 siêu tới hạn để chiết xuất lycopene một cách hiệu quả.

3.2. Tối Ưu Hóa Quy Trình Chiết Xuất Để Đạt Hiệu Quả Cao Nhất

Để tối ưu hóa quy trình chiết xuất lycopene, cần xem xét các yếu tố như loại dung môi, nhiệt độ, thời gian chiết xuất, và tỷ lệ dung môi/nguyên liệu. Việc lựa chọn dung môi phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo lycopene được chiết xuất hiệu quả và không bị phân hủy. Nhiệt độ và thời gian chiết xuất cũng cần được điều chỉnh để đạt được hiệu suất cao nhất mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng của lycopene.

IV. Ứng Dụng Lycopene Trong Bảo Quản Thịt và Dầu Thực Vật

Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng lycopene chiết xuất từ bã cà chua trong bảo quản thịt và dầu thực vật. Lycopene được sử dụng như một phụ gia thực phẩm tự nhiên để kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lượng của các sản phẩm này. Việc ứng dụng lycopene có thể giúp giảm thiểu sự oxy hóa lipid, ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật, và duy trì giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng lycopene có tiềm năng lớn trong việc thay thế các phụ gia thực phẩm tổng hợp trong công nghiệp thực phẩm.

4.1. Hiệu Quả Bảo Quản Thịt Lợn Bằng Lycopene Chiết Xuất

Nghiên cứu cho thấy rằng việc bổ sung lycopene vào thịt lợn có thể làm chậm quá trình hư hỏng do oxy hóa và sự phát triển của vi sinh vật. Lycopene giúp duy trì màu sắc, mùi vị và chất lượng của thịt trong thời gian dài hơn. Thử nghiệm bảo quản cho thấy rằng thịt lợn được xử lý bằng lycopene có thời hạn sử dụng dài hơn so với thịt không được xử lý.

4.2. Lycopene Giúp Cải Thiện Chất Lượng và Thời Hạn Sử Dụng Dầu Lạc

Việc bổ sung lycopene vào dầu lạc có thể giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa lipid, cải thiện chất lượng và thời hạn sử dụng của dầu. Lycopene giúp duy trì hương vị và giá trị dinh dưỡng của dầu trong thời gian dài hơn. Phân tích thành phần cho thấy rằng dầu lạc được xử lý bằng lycopene có chỉ số peroxide thấp hơn so với dầu không được xử lý, cho thấy khả năng chống oxy hóa hiệu quả.

V. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Về Lycopene Tương Lai

Nghiên cứu này đã chứng minh khả năng sử dụng lycopene chiết xuất từ bã cà chua trong bảo quản thực phẩm, đặc biệt là thịt lợn và dầu lạc. Lycopene có tiềm năng lớn trong việc thay thế các phụ gia thực phẩm tổng hợp và mang lại những lợi ích cho sức khỏe người tiêu dùng. Hướng nghiên cứu tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất, ứng dụng lycopene trong các loại thực phẩm khác, và đánh giá tác dụng của lycopene đối với sức khỏe con người.

5.1. Tổng Kết Kết Quả Nghiên Cứu Về Hiệu Quả Bảo Quản

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng lycopene có hiệu quả bảo quản tốt đối với thịt lợn và dầu lạc. Việc bổ sung lycopene giúp kéo dài thời gian bảo quản, cải thiện chất lượng và duy trì giá trị dinh dưỡng của các sản phẩm này. Phân tích dữ liệu cho thấy rằng lycopene có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật.

5.2. Hướng Phát Triển và Nghiên Cứu Khoa Học Về Lycopene Trong Tương Lai

Trong tương lai, nghiên cứu khoa học có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất lycopene, ứng dụng lycopene trong các loại thực phẩm khác, và đánh giá tác dụng của lycopene đối với sức khỏe con người. Nghiên cứu cũng có thể tập trung vào việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chế biến giàu lycopene và có lợi cho sức khỏe.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến cà chua hàng năm thải ra một lượng bã thải chiếm khoảng 10% đến 30% tổng khối lượng nguyên liệu thô, gây áp lực lớn lên môi trường nếu không được xử lý tuần hoàn. Trong khi đó, thịt lợn và dầu thực vật là hai nguồn thực phẩm chủ lực trong bữa ăn hàng ngày, chiếm hơn 70% tổng lượng thịt tiêu thụ tại thị trường Việt Nam. Tuy nhiên, các hiện tượng ôi hóa lipid và sự xâm nhiễm của vi sinh vật hiếu khí luôn là nguyên nhân cốt lõi khiến thực phẩm tươi sống suy giảm chất lượng cảm quan và biến chất chỉ sau 2 đến 3 ngày tồn trữ thông thường. Trước thực trạng các phụ gia bảo quản tổng hợp như BHT hay BHA tiềm ẩn nguy cơ ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người tiêu dùng khi dùng quá liều lượng quy định, việc tìm kiếm nguồn hoạt chất chống oxy hóa tự nhiên trở thành xu thế tất yếu của công nghệ thực phẩm hiện đại.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Công nghệ thực phẩm do học viên Nguyễn Văn Luân thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Thị Định tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam (triển khai từ tháng 8/2017 đến tháng 10/2018) đã tập trung giải quyết bài toán cấp thiết này. Đề tài hướng đến mục tiêu thu nhận chế phẩm lycopene tinh khiết từ phụ phẩm bã cà chua, xác định các đặc tính lý hóa và khảo nghiệm toàn diện khả năng ứng dụng chế phẩm này trong việc ức chế quá trình oxy hóa lipid, kìm hãm sự tăng trưởng của vi sinh vật nhằm kéo dài thời hạn bảo quản thịt nạc vai lợn và dầu lạc thô. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn lớn khi mở ra giải pháp công nghệ kéo dài thời gian bảo quản thịt tươi ở 5 độ C thêm từ 3 đến 6 ngày, giảm chỉ số peroxide trong thịt hơn 90% so với đối chứng, đồng thời bảo tồn chất lượng dầu thực vật với hiệu quả tương đương phụ gia tổng hợp BHT ở nồng độ 0,05 g/kg.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết chống oxy hóa của các hợp chất carotenoid tự nhiên, lý thuyết biến đổi sinh hóa thịt sau giết mổ và động học oxy hóa chất béo thực vật.

Thứ nhất, lý thuyết về hoạt tính sinh học của lycopene: Lycopene là một carotenoid mạch hở không đối xứng mang công thức phân tử C40H56 với phân tử lượng 536,89 g/mol. Cấu trúc của lycopene chứa 13 liên kết đôi, trong đó có 11 liên kết đôi liên hợp, tạo nên hệ thống bắt giữ điện tử tự do cực mạnh. Hệ số chống oxy hóa của lycopene đạt mức 31 đơn vị, cao vượt trội so với beta-carotene (14 đơn vị) và alpha-tocopherol (khoảng 3 đơn vị). Nhờ đó, lycopene có khả năng dập tắt oxy đơn bội mạnh gấp 2 lần so với beta-carotene và gấp 10 lần so với alpha-tocopherol, giúp ngăn chặn triệt để phản ứng tạo gốc tự do phá hủy màng tế bào.

Thứ hai, lý thuyết về các giai đoạn biến đổi của mô cơ động vật: Sau khi giết mổ, thịt trải qua quá trình tê cóng, tự chín và phân giải thối rữa. Khi vi sinh vật phát triển, enzym protease thủy phân protein thành các peptide ngắn, sau đó khử carboxyl và khử amin giải phóng ra khí amoniac (NH3), H2S và các amin độc hại, làm thay đổi pH và cấu trúc mô cơ.

Thứ ba, cơ chế tự oxy hóa chất béo: Quá trình này diễn ra qua 3 giai đoạn gồm khởi mạch, phát triển mạch và kết thúc mạch. Sản phẩm sơ cấp tạo thành là hydroperoxide (được xác định qua chỉ số peroxide - PV), tiếp tục bị phân cắt thành các aldehyde, xeton và axit béo tự do gây mùi ôi khét khó chịu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên liệu gồm bã cà chua thu gom tại Bắc Ninh (sấy khô đối lưu ở 70 độ C đến độ ẩm 8,61%), thịt nạc vai lợn tươi lấy ngay sau giết mổ tại cơ sở Song Đạt và dầu lạc thô ép cơ học nguyên chất. Cỡ mẫu nghiên cứu được thiết kế chuẩn mực với 750g thịt nạc vai cho mỗi nghiệm thức (chia nhỏ thành các túi mẫu 150g đựng trong bao bì LDPE bảo quản ở điều kiện nhiệt độ 5 ± 1 độ C) và các bình dầu lạc 1000ml đựng trong chai thủy tinh tối màu ở nhiệt độ phòng.

Quy trình bố trí thí nghiệm gồm 2 hệ thống chính:

• Thí nghiệm trên thịt lợn: Gồm 4 công thức đối chứng và bổ sung lycopene hòa tan trong dầu lạc với liều lượng 5ml dầu/100g thịt (CT1: Đối chứng không xử lý; CT2: Bổ sung 5ml dầu lạc nguyên chất; CT3: Bổ sung 0,1g lycopene/100g thịt; CT4: Bổ sung 0,3g lycopene/100g thịt). Theo dõi định kỳ 3 ngày/lần.
• Thí nghiệm trên dầu lạc: Gồm 4 công thức (CT1: Đối chứng; CT2: Bổ sung 0,05g BHT/kg dầu; CT3: Bổ sung 1g lycopene/kg dầu; CT4: Bổ sung 2g lycopene/kg dầu). Theo dõi định kỳ 7 ngày/lần đối với PV và DPPH, 14 ngày/lần đối với độ axit.

Các phương pháp phân tích chỉ tiêu được lựa chọn dựa trên độ tin cậy và tiêu chuẩn quốc gia/quốc tế:

• Hàm lượng NH3 xác định bằng phương pháp chưng cất đẩy kiềm nhẹ trên hệ thống cất đạm Kjeldahl theo TCVN 3706:1990.
• Mật độ vi sinh vật hiếu khí tổng số đếm khuẩn lạc trên môi trường thạch PCA theo TCVN 7928:2008.
• Chỉ số peroxide trong thịt phân tích qua phản ứng oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ đo quang phổ ở bước sóng 480nm.
• Độ axit của dầu xác định bằng chuẩn độ điện thế theo TCVN 6127:2010.
• Chỉ số peroxide của dầu xác định theo tiêu chuẩn quốc tế AOCS Cd 8-53 (chuẩn độ iod giải phóng bằng Na2S2O3 0,01N).
• Khả năng quét gốc tự do DPPH đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 515nm. Dữ liệu được xử lý thống kê ANOVA bằng phần mềm Minitab 16 và Excel ở mức ý nghĩa thống kê 95% (p < 0,05).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm đã mang lại những kết quả định lượng rõ rệt:

Thứ nhất, đặc tính chế phẩm trích ly: Chế phẩm lycopene thu nhận bằng dung môi ethyl acetate (tỷ lệ 1:40, 55 độ C, 120 phút qua 3 lần chiết) đạt độ ẩm 8,61%, hàm lượng lycopene đạt 0,88 ± 0,02 mg/mg chất khô (tương đương độ tinh khiết 88%) và hoạt tính kháng oxy hóa đạt 0,72 ± 0,01 µmol TE/mg chất khô.

Thứ hai, ức chế hàm lượng ammoniac trong thịt: Sự tích lũy NH3 diễn ra ở tất cả các mẫu nhưng tốc độ tăng ở các mẫu xử lý lycopene chậm hơn có ý nghĩa thống kê. Đến ngày bảo quản thứ 12, hàm lượng NH3 ở hai mẫu đối chứng CT1 và CT2 lần lượt là 37,99 mg/100g và 38,72 mg/100g (vượt ngưỡng tiêu chuẩn an toàn 35 mg/100g của TCVN 7047:2009). Trong khi đó, mẫu CT3 đạt 34,71 mg/100g và mẫu CT4 chỉ đạt 32,15 mg/100g, hoàn toàn nằm trong giới hạn an toàn thực phẩm.

Thứ ba, kìm hãm chỉ số peroxide thịt: Ở ngày bảo quản thứ 12, chỉ số PV của mẫu đối chứng CT1 tăng mạnh lên 1,65 meq O2/kg thịt do sự oxy hóa tự do của 7% lipid trong thịt nạc. Trái lại, mẫu CT4 bổ sung 0,3g lycopene chỉ đạt chỉ số PV là 0,16 meq O2/kg thịt, giảm hơn 90% lượng peroxide hình thành so với đối chứng.

Thứ tư, kiểm soát vi sinh vật hiếu khí: Tại ngày thứ 6, mật độ vi khuẩn hiếu khí ở các mẫu đối chứng đã đạt 6,58 log CFU/g, vượt ngưỡng cho phép (dưới 6,0 log CFU/g theo TCVN 7046:2009). Mẫu bổ sung 0,1g lycopene (CT3) giữ được độ tươi an toàn trong 6 ngày, trong khi mẫu bổ sung 0,3g lycopene (CT4) duy trì mật độ vi sinh vật an toàn lên đến 9 ngày bảo quản lạnh.

Thứ năm, bảo quản dầu lạc thô: Việc bổ sung lycopene ở nồng độ 1g/kg dầu giúp kiểm soát chỉ số peroxide và duy trì hoạt tính DPPH tương đương với việc sử dụng chất chống oxy hóa tổng hợp BHT ở liều lượng 0,05 g/kg, đồng thời độ axit tự do sau 42 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòng vẫn duy trì ổn định ở mức thấp dưới 0,05%.

Thảo luận kết quả

Khi biểu diễn các dữ liệu thực nghiệm trên đồ thị động học, đường cong tích lũy khí NH3 và sự biến thiên chỉ số peroxide thể hiện sự phân hóa rõ nét giữa các lô mẫu. Ở các mẫu thịt không bổ sung lycopene, đồ thị cho thấy mức tăng vọt của chỉ số PV từ ngày thứ 3 đến ngày thứ 6, phản ánh sự bùng phát của giai đoạn phát triển mạch trong phản ứng tự oxy hóa chất béo. Sự hiện diện của lycopene với 11 liên kết đôi liên hợp đã hoạt động như một bẫy thu dọn các gốc tự do peroxyl (ROO•), biến chúng thành các hợp chất bền vững và cắt đứt chuỗi phản ứng dây chuyền.

Về mặt vi sinh vật, sự kết hợp giữa màng chất mang dầu lạc và hoạt tính sinh học của lycopene tạo ra một lớp bảo vệ kép trên bề mặt miếng thịt. Dầu thực vật hạn chế sự tiếp xúc trực tiếp của oxy không khí với mô cơ, trong khi lycopene tạo áp lực ức chế sinh trưởng lên các chủng trực khuẩn hiếu khí gây thối rữa như Pseudomonas hay Achromobacter. So sánh với các nghiên cứu bảo quản thịt bằng màng sinh học cellulose vi khuẩn (BC) kết hợp bacteriocin (thường chỉ giữ độ tươi trong 3 ngày), giải pháp sử dụng lycopene nồng độ 0,1g đến 0,3g/100g thịt cho thấy thời gian kiểm soát chất lượng vượt trội hơn từ 3 đến 6 ngày.

Đối với dầu lạc, cấu trúc kỵ nước của lycopene giúp hoạt chất hòa tan hoàn hảo trong nền chất béo trung tính (triglyceride), tạo nên hệ phân tán đồng nhất. Nhờ khả năng bắt giữ oxy đơn bội sinh ra do ánh sáng và nhiệt độ phòng, lycopene đã bảo vệ các axit béo chưa no thiết yếu như axit oleic (chiếm 46,8%) và axit linoleic (chiếm 33,4%) không bị phân hủy, đem lại hiệu quả kháng oxy hóa bền vững tương đương phụ gia tổng hợp BHT.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuyển giao và ứng dụng hiệu quả các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất, 4 khuyến nghị then chốt được đề xuất:

1. Chuẩn hóa quy trình công nghệ chiết xuất lycopene quy mô bán công nghiệp: Doanh nghiệp chế biến rau quả cần phối hợp với các viện nghiên cứu áp dụng công nghệ trích ly bã cà chua bằng dung môi hữu cơ thân thiện ethyl acetate với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 40:1 ở nhiệt độ 55 độ C trong 120 phút. Mục tiêu đạt độ tinh khiết trên 85% và hạ giá thành sản xuất chế phẩm xuống dưới 15% so với phụ gia nhập khẩu, hoàn thành lộ trình thử nghiệm trong giai đoạn 2026-2027.

2. Ứng dụng nồng độ lycopene tối ưu trong chuỗi cung ứng thịt mát: Các cơ sở giết mổ và chế biến thịt tươi sống nên triển khai xử lý thịt nạc vai bằng dung dịch dầu lạc chứa 0,1g lycopene/100g thịt kết hợp đóng gói túi LDPE và bảo quản lạnh ở 5 ± 1 độ C. Giải pháp này giúp kéo dài thời gian lưu thông an toàn của thịt tươi từ 3 ngày lên 6 ngày mà không làm thay đổi mùi vị tự nhiên.

3. Thay thế phụ gia hóa học trong bảo quản dầu thực vật thô: Các nhà máy ép dầu lạc và dầu đậu nành nên ứng dụng bổ sung lycopene tự nhiên ở nồng độ 1g/kg dầu nhằm thay thế hoàn toàn phụ gia tổng hợp BHT (liều lượng 0,05 g/kg), hướng tới mục tiêu giảm 100% lượng hóa chất bảo quản tổng hợp và nâng cao giá trị vi chất phòng ngừa ung thư cho sản phẩm.

4. Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia cho phụ gia chiết xuất từ phụ phẩm nông nghiệp: Cục An toàn thực phẩm và Bộ Y tế cần phối hợp với các cơ quan kiểm nghiệm ban hành quy chuẩn hướng dẫn sử dụng chế phẩm lycopene tự nhiên trong danh mục phụ gia thực phẩm cho phép, hoàn tất khung pháp lý trong thời gian 12 tháng tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và dữ liệu thực nghiệm trong luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng:

• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm: Luận văn cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn xác về phương pháp bố trí thí nghiệm, các kỹ thuật phân tích chỉ tiêu sinh hóa theo TCVN, AOCS và cơ chế kháng oxy hóa của hệ sắc tố carotenoid.
• Doanh nghiệp sản xuất, chế biến và phân phối thịt mát: Nghiên cứu mang đến công nghệ phối trộn và xử lý màng bảo quản tự nhiên giúp tối ưu hóa chuỗi bảo quản lạnh, kéo dài hạn sử dụng thêm 50% đến 100% cho các sản phẩm thịt tươi cắt miếng.
• Các đơn vị sản xuất dầu thực vật và thực phẩm chức năng: Tài liệu cung cấp cơ sở định lượng để thay thế chất chống oxy hóa nhân tạo (BHT, BHA) bằng lycopene, phát triển dòng sản phẩm dầu ăn cao cấp giàu hoạt tính sinh học.
• Đơn vị chế biến nông sản và xử lý môi trường: Luận văn là hình mẫu điển hình cho mô hình kinh tế tuần hoàn, giúp các nhà máy chế biến cà chua chuyển hóa hàng ngàn tấn bã thải hàng năm thành dòng sản phẩm có giá trị gia tăng cao.

Câu hỏi thường gặp

Lycopene có cơ chế chống oxy hóa vượt trội hơn vitamin E và beta-carotene như thế nào?
Lycopene sở hữu cấu trúc mạch hở chứa 11 liên kết đôi liên hợp mang hệ số chống oxy hóa đạt 31 đơn vị, cao gấp 2 lần beta-carotene (14 đơn vị) và gấp 10 lần alpha-tocopherol (vitamin E). Nhờ mật độ điện tử tự do tập trung cao, lycopene dập tắt các gốc tự do oxy đơn bội cực nhanh, ngăn chặn triệt để phản ứng phá hủy màng lipid sinh học.

Nồng độ lycopene nào là tối ưu cho việc bảo quản thịt lợn tươi sơ chế?
Nồng độ khuyến nghị tối ưu là 0,1g lycopene hòa tan trong 5ml dầu lạc cho 100g thịt. Liều lượng này giúp kìm hãm chỉ số ammoniac dưới 35 mg/100g và kiểm soát mật độ vi sinh vật hiếu khí an toàn trong 6 ngày ở 5 độ C, đồng thời giữ được màu sắc hồng hào tự nhiên và mùi vị thơm ngon của thịt.

Hiệu quả bảo quản dầu lạc của lycopene so với phụ gia tổng hợp BHT ra sao?
Kết quả thực nghiệm 42 ngày ở nhiệt độ phòng chứng minh nồng độ 1g lycopene/kg dầu lạc cho hiệu quả kìm hãm chỉ số peroxide và chỉ số axit tương đương với mẫu sử dụng 0,05g BHT/kg dầu, giúp chống ôi khét bền vững mà hoàn toàn không để lại dư lượng hóa chất tổng hợp độc hại.

Quy trình chiết xuất lycopene từ bã cà chua đạt độ tinh khiết bao nhiêu?
Dưới điều kiện chiết tối ưu bằng dung môi ethyl acetate (tỷ lệ 1:40, 55 độ C, thời gian 120 phút qua 3 lần chiết) từ bã cà chua sấy khô ở độ ẩm 8,61%, chế phẩm thu được đạt hàm lượng lycopene 0,88 mg/mg chất khô, tương ứng độ tinh khiết 88% và hoạt tính kháng oxy hóa 0,72 µmol TE/mg.

Bảo quản thịt bằng lycopene có thể thay thế hoàn toàn phương pháp cấp đông không?
Phương pháp này không thay thế cấp đông dài hạn mà tối ưu cho phân khúc thịt mát sơ chế (5 ± 1 độ C). Chế phẩm lycopene giúp kéo dài độ tươi ngon từ 3 ngày lên 6 đến 9 ngày, tránh hiện tượng tinh thể đá làm rách màng tế bào và chảy dịch dinh dưỡng khi rã đông.

Kết luận

• Luận văn đã chiết xuất thành công chế phẩm lycopene từ phụ phẩm bã cà chua đạt độ tinh khiết 88% và khả năng chống oxy hóa 0,72 µmol TE/mg chất khô.
• Chứng minh xử lý lycopene giữ hàm lượng NH3 trong thịt nạc vai dưới ngưỡng an toàn 35 mg/100g sau 12 ngày bảo quản lạnh ở 5 độ C.
• Kìm hãm quá trình oxy hóa chất béo trong thịt vượt trội, hạ chỉ số peroxide xuống 0,16 meq O2/kg (giảm hơn 90% lượng peroxy hình thành so với mẫu đối chứng).
• Kéo dài thời gian ức chế vi sinh vật hiếu khí tổng số của thịt tươi mát thêm từ 3 đến 6 ngày so với phương pháp thông thường.
• Xác lập công thức bổ sung 1g lycopene/kg dầu lạc thô thay thế hoàn hảo chất chống oxy hóa tổng hợp BHT 0,05 g/kg suốt 42 ngày tồn trữ.

Đóng góp lớn nhất của công trình là xây dựng thành công quy trình công nghệ xanh khép kín từ tận thu phế phụ phẩm nông nghiệp đến tạo ra chất bảo quản sinh học an toàn cho chuỗi thực phẩm. Trong giai đoạn 6 đến 12 tháng tới, các doanh nghiệp và cơ sở nghiên cứu cần đẩy mạnh thử nghiệm sản xuất quy mô công nghiệp để sớm thương mại hóa chế phẩm lycopene tự nhiên ra thị trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN VĂN LUÂN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CHẾ PHẨM LYCOPENE CHIẾT XUẤT TỪ BÃ CÀ CHUA TRONG BẢO QUẢN MỘT SỐ THỰC PHẨM Ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 8 54 01 01 Người hướng dẫn khoa học: PGS. Trần Thị Định NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày… tháng… năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Luân i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè và gia đình.

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Thị Định đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Công nghệ chế biến, Khoa Công nghệ thực phẩm - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt là cô ThS. Nguyễn Thị Hoàng Lan, TS. Đinh Thị Hiền đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, đăc biệt là em Thái và Tân đã chia sẻ giúp đỡ tôi rất nhiều để tôi hoàn thành được tốt luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày. năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Luân ii MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục.

iii Danh mục chữ viết tắt.v Danh mục bảng. vi Danh mục hình. vii Trích yếu luận văn. viii Thesis abstract.

Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu chung. Mục tiêu cụ thể. Tổng quan tài liệu.

Tổng quan về lycopene trích ly. Giới thiệu sơ lược về lycopene trích ly. Tính chất vật lý và hóa học. Cơ chế kháng oxy hóa của lycopene.

Tổng quan về thịt lợn. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thịt lợn. Biến đổi của thịt sau giết mổ. Các dạng hư hỏng và nguyên nhân gây hư hỏng thịt lợn.

Một số phương pháp bảo thịt lợn. Tổng quan về dầu thực vật. Thành phần hóa học cơ bản của dầu thực vật. Đặc điểm dầu lạc.

Quá trình hư hỏng dầu. Tác hại của sự oxy hóa hóa chất béo. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa chất béo. Một số chất chống oxy hóa tổng hợp thường sử dụng trong bảo quản dầu thực vật.

Nội dung và phương pháp nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp bố trí thí nghiệm. Phương pháp phân tích. Xử lý số liệu.

Kết quả và thảo luận. Đặc tính lý hóa của chế phẩm lycopene. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý lycopene đến biến đổi chất lượng hóa học của thịt trong thời gian bảo quản. Sự biến đổi hàm lượng NH3 của thịt trong thời gian bảo quản.

Ảnh hưởng của xử lý lycopene đến chỉ số peroxide của thịt trong quá trình bảo quản. Đánh giá sơ bộ chất lượng vi sinh vật của thịt trong thời gian bảo quản. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý lycopene đến một số chỉ tiêu chất lượng của dầu lạc trong quá trình bảo quản. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý lycopene đến độ axit của dầu lạc trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ phòng.

Ảnh hưởng của nồng độ xử lý lycopene đến chỉ số peroxide của dầu lạc trong quá trình bảo quản. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý lycopene đến khả năng kháng oxy hóa của dầu lạc trong quá trình bảo quản. Kết luận và đề nghị .42 Tài liệu tham khảo .46 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt AOCS American Oil Chemists’ Society BHA Butylated hydroxyanisole BC Bacterial Cellulose – màng cellulose vi khuẩn BQ Bảo quản BHT Butylated hydroxytoluene C Cacbon CAM Camelina oil COC Coconut oil COT Cottonseed oil CT Công thức DDPH Diphenylpicryhydrazyl (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) DNA Deoxyribonucleic acid EFSA European Food Safety Authority HDL High-density lipoprotein HOS High oleic sunflower oil KI Potassium Iodide LDL Low density lipoprotein LIN Linseed oil PAHs Polycyclic acromatic hydrocacbons PAL Palm oil p-AV Para-anisidine value. PEA Peanut oil PV Peroxide value RAP Rapeseed oil ROOH Hydroperoxyl SOY Soybean oil TV Totox value USDA United States Department of Agriculture v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.

Hệ số chống oxy hóa của một số carotenoid. Thành phần dinh dưỡng trong 100g thịt lợn. Thành phần muối khoáng và vitamin có trong 100g thịt lợn nạc. Công thức bố trí thí nghiệm bổ sung lycopene trong thịt nạc vai.

Công thức bố trí thí nghiệm bổ sung lycopene trong dầu lạc. Đặc tính của chế phẩm lycopene từ bã cà chua. Sự biến đổi hàm lượng NH3 của thịt trong thời gian bảo quản. Sự biến đổi chỉ số peroxide của thịt trong quá trình bảo quản.

Mật độ vi sinh vật hiếu khí của các mẫu thịt trong thời gian bảo quản. Ảnh hưởng của xử lý lycopene đến độ axit của dầu lạc .37 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2. Công thức cấu tạo của lycopene. Sự biến đổi chỉ số peroxide của dầu lạc trong quá trình bảo quản.

Sự biến đổi khả năng kháng oxy hóa của dầu lạc trong quá trình bảo quản .40 vii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Văn Luân Tên luận văn: “Nghiên cứu khả năng sử dụng chế phẩm lycopene chiết xuất từ bã cà chua trong bảo quản một số thực phẩm”. Ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 8 54 01 01 Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Đề tài được thực hiện với mục đích khảo nghiệm tiềm năng của lycopene trong việc cải thiện chất lượng thịt sơ chế và dầu thực vật, nâng cao giá trị dinh dưỡng đồng thời kéo dài thời gian bảo quản. Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp bố trí thí nghiệm - Thí nghiệm 1 Thí nghiệm dầu lạc được tiến hành trên 4 công thức (CT) + Công thức 1: Đối chứng (không xử lý) + Công thức 2: Xử lý với BHT nồng độ 0.05 g/kg dầu + Công thức 3: Xử lý với lycopene nồng độ 1g/kg dầu + Công thức 4: Xử lý với lycopene nồng độ 2g/kg dầu Các mẫu được đựng trong những lọ thủy tinh sẫm màu có nắp đậy kín dung tích 1000ml và được bảo quản trong điều kiện tối ở nhiệt độ thường, 7 ngày lấy mẫu 1 lần để xác định các chỉ tiêu peroxyt, DPPH và 14 ngày lấy mẫu 1 lần để xác định các chỉ tiêu axit. - Thí nghiệm 2 Mẫu thí nghiệm được lấy từ phần thịt thăn của lợn (750g mỗi mẫu - bốn công thức ứng với bốn mẫu) ngay sau giết mổ: + Công thức 1: Đối chứng (không xử lý) + Công thức 2: Xử lý với 5ml dầu lạc không bổ sung lycopene/100g thịt + Công thức 3: Xử lý với 5ml dầu lạc bổ sung 0,1g lycopene/100g thịt + Công thức 4: Xử lý với 5ml dầu lạc bổ sung 0,3g lycopene/100g thịt Mẫu thịt được thái thành miếng nhỏ kích thước 4 x 2 x 0,5cm, sau đó trộn đều với dung dịch dầu bổ sung lycopene với nồng độ xác định.

Lượng dầu lycopene xử lý là viii 5ml/100g mẫu. Sau đó tiến hành chia mỗi mẫu thí nghiệm thành các phần 150g và đựng trong túi LDPE (Low Density Polyethylene), cho vào hộp kín và bảo quản lạnh ở 5± 10C. * Phương pháp phân tích các chỉ tiêu + Xác định hàm lượng ammoniac (NH3) trong thịt xác định theo (TCVN 3706:1990) + Phương pháp phân tích chỉ tiêu vi sinh vật hiếu khí tổng số theo (TCVN 7928:2008) + Xác định độ axit của dầu theo (TCVN 6127:2010) + Xác định chỉ số peroxide thịt theo (Hoàng Thị Dung, 2017) + Xác định chỉ số peroxide dầu theo (AOCS Cd 8-53, 2003) + Xác định chỉ số Totox theo (TCVN 9670:2013) + Phương pháp sử dụng DPPH để kiểm tra khả năng kháng oxy hóa của dầu bổ sung lycopene theo (Romina et al., 2017) Kết quả chính và kết luận - Việc bổ sung lycopene vào dầu lạc làm giảm quá trình oxy hóa cải thiện chất lượng dầu, gia tăng giá trị chức năng của dầu thực vật. - Khả năng bảo quản dầu lạc thô ở nồng độ lycopene 1 g/kg tương đương với BHT 0.

- Việc bổ sung lycopene vào trong thịt lợn bảo quản ở 5± 10C có tác dụng hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, làm chậm quá trình hư hỏng của thịt, giảm quá trình oxy hóa lipid, đồng thời gia tăng giá trị chức năng của sản phẩm thịt lợn. - Nên sử dụng lycopene ở nồng độ thấp 0.1g/100g thịt, và ở nồng độ 1 g/kg dầu, như vậy chất lượng của sản phẩm phẩm thịt và dầu được đảm bảo và nâng cao chất lượng. ix THESIS ABSTRACT Master candidate: Nguyen Van Luan Thesis title: “Research the possibility of lycopene preparation extracted from tomato residue in conservation of some foods”. Major: Food Technology Code: 8 54 01 01 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives Research the possibility of lycopene preparation to improve the quality of meat and oil about nutritive value and organoleptic to make the product taste strange, beautiful colors and help prolong the storage time.

Materials and Methods * Method of experimental arrangement - Experiment 1 Peanut oil experiments are conducted on 4 formulas + Formula 1: Control (not processed) + Formula 2: Processing with BHT 0.05 g / kg oil + Formula 3: Processing with lycopene concentration 1g / kg oil + Formula 4: Processing with lycopene concentration 2g / kg oil Samples are placed in dark glass bottle with a lid closed of 1000 ml and stored in dark conditions at room temperature, 7 days sampling one time to determine peroxide, DPPH and 14 days sampling once time to determine the acid criteria. - Experiment 2 Samples for experiment are taken from the tenderloin of pork (750g per sample - Four formulas correspond to four samples) immediately after slaughter: + Formula 1: Control (not processed) + Formula 2: Processing with 5ml peanut oil without added lycopene / 100g meat. + Formula 3: Processing with 5ml of peanut oil added 0. + Formula 4: Processing with 5ml peanut oil added 0.