ĐẶT VẤN ĐỀ Xu hƣớng tiêu dùng thực phẩm trên thế giới ngày nay là sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên với giá trị dinh dƣỡng cao, có lợi cho sức khỏe con ngƣời.Sản phẩm nƣớc trái cây hiện nay đang rất đƣợc ƣa chuộng và đầy hứa hẹn.Quả khế là loại quả giàu các hợp chất kháng oxy hóa nhƣ vitamin C và các hợp chất polyphenol (Lim và Lee, 2013). Những hoạt chất này có khả năng trung hòa các gốc tự do và ức chế quá trình oxy hóa tạo ra các gốc tự do trong cơ thể, ngăn ngừa bệnh tật (Hanamura và cộng sự, 2008). Tuy nhiên cho đến nay, ở Việt Nam và trên Thế Giới các nghiên cứu về chế biến thực phẩm giàu chất kháng oxy hóa từ quả khế còn khá ít. Quá trình trích ly có ý nghĩa quyết định đối với hiệu suất thu hồi chất chiết cũng nhƣ hàm lƣợng các hợp chất có hoạt tính sinh học có trong nguyên liệu.
Có nhiều phƣơng pháp hỗ trợ gia tăng hiệu quả trích ly.Phƣơng pháp ứng dụng các chế phẩm enzyme trong sản xuất nƣớc quả đƣợc khá nhiều tác giả trong và ngoài nƣớc nghiên cứu.Tuy nhiên, hạn chế của phƣơng pháp này là thời gian xử lý bằng chế phẩm enzyme khá dài.Ngoài ra, enzyme có tính đặc hiệu, phân cắt chọn lọc nên nếu chỉ sử dụng một loại enzyme thì khó có thể trích ly đƣợc nhiều hợp chất mong muốn. Giải pháp sử dụng kết hợp các loại chế phẩm enzyme cũng gặp khó khăn vì mỗi loại enzyme chỉ hoạt động tối ƣu trong những điều kiện nhất định nên sau quá trình trích ly một số hợp chất khó trích ly vẫn còn sót lại trong bã (Ramadan và Moersel, 2007). Để khắc phục nhữg hạn chế trên, các kỹ thuật tiên tiến đƣợc ứng dụng để hỗ trợ quá trình trích ly nhƣ sử dụng sóng siêu âm, vi sóng hay chất lỏng siêu tới hạn… Ƣu điểm của các kỹ thuật này là tăng đáng kể hiệu suất thu hồi chất chiết, rút ngắn thời gian trích ly (Vilkhu và cộng sự, 2008). Trong đó, trích ly có sự hỗ trợ của sóng siêu âm với những ƣu điểm nhƣ thiết bị đơn giản, rẻ tiền, dễ điều khiển vận hành là một trong những kỹ thuật có nhiều tiềm năng trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Sóng siêu âm sẽ phá vỡ thành tế bào làm tăng hiệu suất trích ly, đặc biệt là làm tăng hiệu suất thu hồi các chất có hoạt tính sinh học mà không làm ảnh hƣởng đến hoạt tính của chúng (Wang và Weller, 2006) 1 Với những ƣu điểm trên, nghiên cứu “Sử dụng sóng siêu âm để thu nhận dịch quả khế giàu hợp chất kháng oxy hóa” đƣợc thực hiện nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào ở Việt Nam để tạo ra sản phẩm có giá trị sử dụng cao. 2 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Nguồn gốc Khế là một loại trái cây nhiệt đới, có tên khoa học là Averrhoa carambola L. Các tên thƣờng gọi gọi tại Anh-Mỹ: star fruit, tại Mỹ Latinh, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha: carambola, tại Indonesia: belimbing, tại Thái: ma fueang, tại Trung Quốc: yángtáo.
Là loài cây bản địa tại Philippines, Indonesia, Malaysia, Ấn Độ, Bangladesh và Sri Lanka. Phân bố khắp Đông Nam Á, Nam Thái Bình Dƣơng và một phần của khu vực Đông Á, châu Mỹ Latin, vùng Caribbean, và miền Nam nƣớc Mỹ (Morton, J. Theo Dasgupta và cộng sự (2013) phân loại khoa học của quả khế nhƣ sau: Subclass: Rosidae Order: Oxalidales Family: Oxalidaceae Genus: Averrhoa Species: Averrhoa carambola Hình 2.1: Quả khế 3 Khế đƣợc trồng nhiều khu vực cận nhiệt đới nhiệt đới trên thế giới. Ở Hoa Kỳ, khế đƣợc trồng thƣơng mại ở miền nam Florida và Hawaii (Jonathan, 1994).
Cây khế đƣợc trồng thƣơng mại ở Ấn Độ , Đông Nam Á, miền nam Trung Quốc , Đài Loan và ở Châu Phi với mục đích dùng làm rau và dƣợc phẩm. Ở Việt Nam, cây khế phân bố dọc từ Bắc vào Nam. Đặc tính thực vật Cây: thuộc loại thân gỗ, cây lớn nhanh trong thời gian đầu, cao 5 - 7 m, có thể cao đến 10 m, thân cây thẳng đứng, vỏ cây màu xám đến nâu sáng, tán cây rộng 6- 7. Lá: lá thuộc loại lá kép lông chim lẻ với một lá mọc ở đỉnh bên dƣới từng cặp mọc đối xứng , mỗi lá dài 15 - 25cm, số phiến lá từ 5 - 11, hình bầu dục hoặc hình trứng dài từ 2-9cm, rộng khoảng 4.5cm, màu xanh phía mặt trên, màu trắng (Dasgupta và cộng sự,2013).
Hoa: hoa khế nhỏ, màu đỏ tía đến màu tím mọc thành từng chùm. Mỗi hoa rộng khoảng 5-6 mm, có 5 cánh. Cây ra hoa đồng loạt từ tháng 1 đến tháng 3 cùng với lá non. Khế ra hoa nhiều đợt trong năm.
Quả: Quả dạng hình trứng hay elip, dài 5-15 cm, có 5 khía (đôi khi có thể thay đổi 4-8 khía), mặt cắt ngang, nó giống nhƣ một ngôi sao, vì thế ở Châu Mỹ còn gọi là quả 5 sao (Starfruits). Da quả mỏng, mịn, và bóng, màu vàng đậm khi chín. Thịt quả mọng nƣớc, có màu trắng hay xanh khi còn non và chuyển sang màu vàng sáng khi chín. Nƣớc quả có vị chua, ngọt.
Hạt: Mỗi quả khế có thể có 10-12 hạt dẹt, phẳng màu nâu nhạt dài khoảng 0,6- 1,3 cm (Jonathan, 1994). Lát cắt ngang của quả khế 4 2. Giá trị của cây khế Quả Ngoài việc sử dụng khế nhƣ là một trái cây tƣơi, khế còn dùng để trang trang trí cho món salad, làm nƣớc ép, jelly (Narain, N và cộng sự, 2001). Tại Ấn Độ, khế chín hoặc nƣớc ép của nó đƣợc dùng để hạ nhiệt, nhuận tràng, kích thích sự thèm ăn.
Tại Brazil, khế đƣợc khuyến cáo nhƣ là thuốc lợi tiểu. Ở Trung Quốc khế là bài thốc trị ho, hen suyển, viêm họng, đau răng, đau bụng, tiêu chảy (Dasgupta và cộng sự 2013). Theo Shui và cộng sự (2004) trong quả khế giàu chất kháng oxy hóa nhƣ vitamin C, hợp chất polyphenol. Đây là một trong những chất kháng oxy hóa chính.
Quả khế còn có tác dụng hạ đƣờng huyết do chứa nhiều xơ không hòa tan (Genasekara và cộng sự, 2011; Chau và cộng sự 2004). Lá Các lá bị nghiền nát dùng điều trị thủy đậu, nấm ngoài da và nhức đầu, đau thắt ngực, phù nề, viêm dạ dày. Hoa Dùng điều trị gun, sốt rét, viêm da. Vỏ Theo Mia và cộng sự (2007) vỏ cây khế có khả năng ức chế vi khuẩn Gam+ nhƣ Bacillus cereus, B.subtilis, Staphylococcus aureus; vi khuẩn Gam– nhƣ: Escherichia coli, Pseudomonas auriginosa, Salmonella typhi, S.
paratyphi, vi nấm Candida albicans, Aspergillus niger. Ngoài ra vỏ cây khế còn đƣợc dùng điều trị đau khớp, đau đầu mãn tính và đƣợc coi là loại thuốc giải độc.4 Thành phần dinh dƣỡng của quả khế Thành phần dinh dƣỡng của quả khế phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: giống khế, điều kiện gieo trồng, chăm sóc, thời điểm thu hoạch, phƣơng pháp bảo quản.1 Thành phần hóa học trên 100g khế (Narain và cộng sự, 2001) Thành phần Độ chín Xanh Vàng xanh Vàng Độ ẩm(g) 90. Vitamin C L- Ascorbic Acid (AA) là dạng có hoạt tính sinh học chính của vitamin C. AA bị oxy hóa nghịch đảo thành dạng L- dehydroascorbic acid (DHA) vẫn thể hiện hoạt tính sinh học.
L- dehydroascorbic acid bị oxy hóa thành dạng acid diketogulonic không còn hoạt tính sinh học. Quả khế có hàm lƣợng vitamin C dao động trong khoảng 23. Theo Narain và cộng sự (2001), hàm lƣợng vitamin C ít thay đổi qua các giai đoạn trƣởng thành của quả.2 Các hợp chất polyphenol Các hợp chất polyphenol này có một hay nhiều vòng thơm mang một hoặc nhiều nhóm hydroxyl. Các hoạt động kháng oxy hóa của các hợp chất polyphenol phụ thuộc vào cấu trúc, đặc biệt là số lƣợng và vị trí của các nhóm hydroxyl và bản chất của sự thay thế trên các vòng thơm.
Trái cây, rau quả và thức uống từ rau quả là nguồn cung cấp các chính các hợp chất phenolic trong chế độ ăn uống của con ngƣời (Balasundram và cộng sự, 2006). Theo Lim và Lee (2013) thì quả khế chứa hàm lƣợng phenolic khá cao, quả chín có hàm lƣợng phenolic cao hơn quả xanh và các hợp chất của phenolic chủ yếu tập trung phần vỏ.2 Hàm lƣợng các hợp chất phenolic của khế (Theo Lim và Lee, 2013) Khế Hàm lƣợng polyphenol Hàm lƣợng Flavanol (g TAE/100 g FW) (g CAE/100 g FW) Vỏ quả xanh 36.82b Vỏ quả chín 98.35a Thịt quả xanh 16.82b Thịt quả chín 39. Shui và cộng sự (2006), hàm lƣợng polyphenol trong phần bã khế sau khi khoảng 33.2 mg GAE/g chất khô.3 Hàm lƣợng các hợp chất polyphenol trong một số loại quả (Catalina.V và cộng sự) Quả Hàm lƣợng polyphenol (mg GAE/100g quả tƣơi) Mâm xôi 2167 Anh đào 1494 Chanh dây (banana passion fruit) 1010 Ổi 462 Mận 440 Dâu tây 238 Chanh dây (passion fruit) 61 Xoài 60 Cà chua 26 2.3 Hoạt tính kháng oxy hóa Hoạt tính kháng oxy hóa trong khế chủ yếu là do các hợp chất polyphenol, đặc biệt là (−) Epicatechin và proantho-cyanidins (Shui và Leong , 2004). Trong vỏ quả khế chín chứa hàm lƣợng hoạt tính kháng oxy hóa là 1.41 µmol FE/100 g quả tƣơi theo phƣơng pháp FRAP (Lim and Lee, 2013).
Theo Shui và Leong (2006) thì hoạt tính kháng oxy hóa trong bã khế là 513 μmol /g chất khô theo phƣơng pháp FRAP.4 Carbohydrate Chin LH và cộng sự (1999) cho rằng đƣờng chủ yếu trong khế là arabinose với hàm lƣợng là 41,5mg/g chất khô, chiếm 42%, galactose 18%, glucose 15%, xylose 13%, mannose 6%, rham-nose 4%, fucose 2%.5 Acid hữu cơ Trong quả khế acid hữu cơ chủ yếu là acid oxalic. Ngoài ra khế còn chứa một số acid khác nhƣ: acid malic, acid tartaric, acid α- keto glutaric, acid citric.4 Hàm lƣợng các acid hữu cơ trong khế (Soumya và cộng sự, 2014) Acid hữu cơ Hàm lƣợng (mg/ml) Quả xanh Quả chín Acid oxalic 8.56 Acid α- keto glutaric 0.6 Các cấu tử dễ bay hơi Bằng kỹ thuật siêu trích ly pha rắn và kỹ thuật sắc ký khí, Liew Abdullah (2011) đã phân tích thành phần các hợp chất chất dễ bay trong khế chủ yếu là methyl butanoate, methyl hexanoate, methyl heptanoate, methyl octanoate, methyl benzoate. Siêu âm là vùng sóng có tần số cao hơn giới hạn trên ngƣỡng nghe của con ngƣời (16-20 kHz) (Feng và cộng sự, 2011). Giới hạn trên của tần số siêu âm hƣờng lấy là 5 MHz trong môi trƣờng khí và 500MHz trong môi trƣờng lỏng và rắn.3: Khoảng tần số của sóng siêu âm (Kuldiloke, J., 2002) 9 Hiệu ứng cơ bản của sóng siêu âm lên một chất lỏng liên tục là tạo ra một áp lực (Pa).
tác dụng lên nguyên liệu trong chất lỏng đó ngoài áp lực thủy tĩnh. Áp lực âm thanh là một sóng hình sin phụ thuộc vào thời gian (t), tần số (f), và biên độ áp lực tối đa của sóng, Pa max (Muthukumaran, Kentish, Stevens, & Ashokkumar, 2006) 2.
