Nghiên cứu trích ly chlorophyll từ lá rau ngót Sauropus androgynus bằng phương pháp vật lý

Rau ngót (Sauropus androgynus), còn gọi là bồ ngót, là cây bụi nhỏ, cao đến 2m, mọc phổ biến ở Việt Nam và Đông Nam Á. Theo [7], lá rau ngót mọc so le, hình trứng dài hoặc bầu dục. Rau ngót giàu vitamin, khoáng chất, chất xơ và các hoạt chất sinh học như phenolic, tannin, flavonoid. Cây dễ trồng, năng suất cao, khoảng 22,86 tấn/ha/ngày [10]. Ở Việt Nam, rau ngót được dùng làm thực phẩm bổ dưỡng hoặc chất tạo màu trong bánh truyền thống.

Chlorophyll là sắc tố quang hợp chính trong cây xanh, tảo và vi khuẩn. Được Pelletier và Caventou mô tả lần đầu năm 1817, chlorophyll hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời để tạo ra glucose và oxy từ CO2 và nước [11]. Cấu trúc hóa học của chlorophyll gồm vòng porphin với ion Mg2+ ở trung tâm và đuôi phytol [12], [13]. Chlorophyll có nhiều loại như a, b, c, d và f, trong đó a và b phổ biến trong thực vật.

Việc trích ly chlorophyll từ thực vật có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm trích ly bằng dung môi hữu cơ (như methanol, acetone, ethanol) và phương pháp cơ học không sử dụng dung môi. Tuy nhiên, các phương pháp trích ly bằng dung môi hữu cơ có thể gây ảnh hưởng xấu đến môi trường do nồng độ dung môi cao. Trong khi đó, phương pháp cơ học thông thường không sử dụng dung môi lại có hiệu quả trích ly chlorophyll thấp. Do đó, nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng các phương pháp tiền xử lý như chần, đông lạnh kết hợp xử lý vi sóng để cải thiện hiệu quả trích ly mà vẫn đảm bảo an toàn và thân thiện với môi trường.

Chất phụ gia tạo màu rất cần thiết trong sản xuất thực phẩm để duy trì tính đồng nhất về màu sắc. Thị trường phụ gia tạo màu thực phẩm đang tăng trưởng nhanh chóng. Tuy nhiên, đa số chất tạo màu là chất tổng hợp hóa học, có thể gây hại cho sức khỏe. Người tiêu dùng ngày càng lo ngại về các nguy cơ bệnh mãn tính tiềm ẩn trong các chất phụ gia nhân tạo.

Người tiêu dùng ngày càng ưa chuộng phụ gia thực phẩm tự nhiên hơn chất màu tổng hợp hoặc bán tổng hợp. Các chất tự nhiên phải đáp ứng ba tiêu chí: (i) tồn tại trong tự nhiên, (ii) nguyên liệu thô phải tự nhiên và (iii) quy trình chiết xuất phải phi hóa học. Chlorophyll và các dẫn xuất của chlorophyll là các phân tử tạo màu có triển vọng và phổ biến trên thị trường [1].

Một số phương pháp đã được sử dụng để trích ly chlorophyll từ thực vật, chẳng hạn như trích ly dung môi hữu cơ như methanol [2], acetone [3], hoặc ethanol [4], trích ly bằng phương pháp cơ học không sử dụng dung môi [5]. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tiền xử lý chần, đông lạnh kết hợp xử lý vi sóng. Nồng độ dung môi ethanol sử dụng trong quá trình trích ly thấp ở 40% (v/v) với mục đích thu được hàm lượng chlorophyll trích ly cao, mà vẫn giữ lại được các chất dinh dưỡng có lợi như protein, glucid, vitamin, khoáng chất.

Nghiên cứu này sử dụng quy trình trích ly chlorophyll từ lá rau ngót tươi bằng hệ dung môi ethanol – nước kết hợp các phương pháp tiền xử lý vật lý. Các phương pháp tiền xử lý bao gồm chần, lạnh đông và vi sóng. Mục tiêu là đạt hiệu suất thu nhận chlorophyll cao và màu sắc được ưa thích phù hợp cho sử dụng vào thực phẩm, dược phẩm.

Hàm lượng chlorophyll tổng số (TCC) trong Sauropus androgynus được xác định bằng phương pháp quang phổ. Phương pháp này dựa trên khả năng hấp thụ ánh sáng của chlorophyll ở các bước sóng đặc trưng. Ngoài ra, độ hòa tan (WSI) của bột chlorophyll cũng được xác định để đánh giá khả năng hòa tan của sản phẩm trong nước. Phương pháp phân tích cảm quan màu sắc được sử dụng để đánh giá màu sắc của các mẫu chlorophyll.

Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như thời gian chần và nhiệt độ chần đến hiệu quả trích ly chlorophyll. Ngoài ra, ảnh hưởng của thời gian lạnh đông, thời gian trích ly và nhiệt độ trích ly cũng được nghiên cứu. Đặc biệt, nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của thời gian xử lý vi sóng và công suất vi sóng đến hiệu quả trích ly chlorophyll.

Nghiên cứu cho thấy thời gian chần và nhiệt độ chần có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả trích ly chlorophyll. Thời gian chần quá dài hoặc nhiệt độ chần quá cao có thể làm giảm hàm lượng chlorophyll do sự phân hủy nhiệt. Tuy nhiên, thời gian và nhiệt độ chần phù hợp có thể giúp phá vỡ cấu trúc tế bào, giúp chlorophyll dễ dàng được trích ly hơn.

Thời gian lạnh đông cũng ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly chlorophyll. Lạnh đông giúp phá vỡ cấu trúc tế bào, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trích ly. Xử lý vi sóng cũng cho thấy hiệu quả tăng hàm lượng chlorophyll được trích ly. Tuy nhiên, cần kiểm soát thời gian và công suất vi sóng để tránh làm phân hủy chlorophyll.

Kết quả sấy phun cho thấy bột chlorophyll thu được có độ hòa tan tốt. Tuy nhiên, màu sắc có sự khác biệt giữa các mẫu tiền xử lý khác nhau. Các mẫu có xử lý vi sóng thường có màu xanh đậm hơn so với các mẫu không xử lý vi sóng. Đánh giá cảm quan màu sắc cho thấy người tiêu dùng có xu hướng thích màu xanh tự nhiên hơn là màu xanh quá đậm.

Chlorophyll trích ly từ lá rau ngót có thể được sử dụng làm chất tạo màu tự nhiên trong nhiều loại thực phẩm khác nhau. Ví dụ, có thể sử dụng chlorophyll để tạo màu xanh cho các loại bánh, kẹo, đồ uống và các sản phẩm chế biến sẵn khác. Việc sử dụng chlorophyll làm chất tạo màu tự nhiên giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng về các sản phẩm an toàn và lành mạnh.

Chlorophyll không chỉ là chất tạo màu mà còn có nhiều hoạt tính sinh học và khả năng chống oxy hóa. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng chlorophyll có thể giúp bảo vệ tế bào khỏi các gốc tự do, giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính và tăng cường hệ miễn dịch. Do đó, chlorophyll có thể được sử dụng trong các sản phẩm chức năng để cải thiện sức khỏe.

Để chlorophyll có thể được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm và dược phẩm, cần nghiên cứu thêm về độ bền và tính ổn định của chlorophyll trong các điều kiện chế biến và bảo quản khác nhau. Ví dụ, cần xác định xem chlorophyll có bị phân hủy dưới tác động của nhiệt độ cao, ánh sáng hoặc các chất oxy hóa hay không. Nghiên cứu này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình chế biến và bảo quản để đảm bảo chlorophyll giữ được màu sắc và hoạt tính sinh học.

Nghiên cứu đã thành công trong việc xác định quy trình trích ly chlorophyll từ lá rau ngót bằng phương pháp vật lý kết hợp tiền xử lý và dung môi ethanol loãng. Quy trình này cho hiệu suất trích ly cao và màu sắc tốt. Tuy nhiên, quy trình này vẫn còn một số hạn chế, ví dụ như cần tối ưu hóa thêm các yếu tố như tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, kích thước hạt nguyên liệu và thời gian trích ly.

Để nâng cao hiệu quả trích ly, cần tối ưu hóa thêm các yếu tố như tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, kích thước hạt nguyên liệu và thời gian trích ly. Ngoài ra, cần nghiên cứu sâu hơn về ứng dụng của chlorophyll trong các sản phẩm cụ thể. Ví dụ, cần xác định xem chlorophyll có thể được sử dụng trong các sản phẩm thực phẩm chức năng, dược phẩm hay mỹ phẩm hay không.

Cần nghiên cứu sâu hơn về độ ổn định và bảo quản chlorophyll. Cần xác định các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của chlorophyll, ví dụ như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm và pH. Nghiên cứu này sẽ giúp phát triển các phương pháp bảo quản chlorophyll hiệu quả, đảm bảo chlorophyll giữ được màu sắc và hoạt tính sinh học trong thời gian dài.