Tổng quan nghiên cứu

Chè dây (Ampelopsis cantoniensis Planch) là một loại thực vật có nguồn gốc từ các vùng núi cao của Việt Nam và một số quốc gia Đông Nam Á, chứa hàm lượng flavonoid cao khoảng 18.15%, được biết đến với các hoạt tính sinh học như chống oxy hóa và kháng khuẩn, đặc biệt là khả năng kháng Helicobacter Pylori (HP). Theo báo cáo của ngành, flavonoid trong chè dây có thể chiếm tới 20-57% hàm lượng thu hồi tùy thuộc vào dung môi trích ly, với hoạt tính kháng oxy hóa và kháng khuẩn được đánh giá qua chỉ số IC50 và đường kính vòng vô khuẩn. Nghiên cứu này được thực hiện từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2018 tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM, nhằm mục tiêu khảo sát hiệu quả trích ly flavonoid từ chè dây bằng dung môi nước và ethanol, đồng thời phát triển chế phẩm bột trà dây hòa tan bằng phương pháp sấy phun. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào nguyên liệu chè dây thu mua tại Lâm Đồng, với các chỉ tiêu đánh giá bao gồm hàm lượng flavonoid, hoạt tính kháng oxy hóa qua phương pháp bắt gốc tự do DPPH, và khả năng kháng khuẩn HP. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đa dạng hóa sản phẩm từ chè dây, nâng cao giá trị dinh dưỡng và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, góp phần phát triển ngành trà hòa tan và các sản phẩm chức năng hỗ trợ điều trị viêm loét dạ dày do HP.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết trích ly flavonoid và mô hình sấy phun tạo bột hòa tan. Flavonoid là nhóm hợp chất polyphenol có cấu trúc gồm hai vòng benzen liên kết với vòng pyran, được phân loại thành các nhóm như flavon, flavonol, isoflavones, với các thành phần chính trong chè dây là myricetin và dihydromyricetin. Các flavonoid này có tác dụng chống oxy hóa mạnh, kháng viêm và kháng khuẩn, đặc biệt kháng HP. Quá trình trích ly flavonoid được thực hiện dựa trên nguyên lý truyền khối, trong đó dung môi hòa tan flavonoid từ nguyên liệu rắn sang pha lỏng, chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như loại dung môi, nhiệt độ, thời gian, kích thước nguyên liệu và tỷ lệ nguyên liệu/dung môi. Mô hình sấy phun được áp dụng để tạo chế phẩm bột trà dây hòa tan, sử dụng maltodextrin DE 19 làm chất mang nhằm bảo vệ flavonoid trong quá trình sấy, với các yếu tố ảnh hưởng gồm nhiệt độ đầu vào (155°C), áp lực phun (2 bar), tỷ lệ maltodextrin và nồng độ chất khô dịch trích.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập từ nguyên liệu chè dây khô được mua tại Lâm Đồng, xử lý tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM và phòng nghiên cứu Vi khuẩn, Viện Pasteur TP.HCM. Cỡ mẫu nguyên liệu là 5g cho mỗi thí nghiệm, lựa chọn ngẫu nhiên với kích thước nguyên liệu dạng lá nguyên và dạng bột xay mịn qua rây 40 mesh. Phương pháp trích ly flavonoid sử dụng dung môi nước cất và ethanol 70%, với các điều kiện trích ly khác nhau về nhiệt độ (60-90°C với nước, nhiệt độ phòng với ethanol), thời gian (1-8 giờ), tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (1:30 đến 1:60). Phân tích hàm lượng flavonoid bằng phương pháp phức hợp với Aluminium chloride, đo quang phổ UV ở bước sóng 510 nm, tính toán dựa trên đường chuẩn quercetin. Hoạt tính kháng oxy hóa đánh giá qua khả năng bắt gốc tự do DPPH, xác định chỉ số IC50. Khả năng kháng khuẩn HP được khảo sát bằng phương pháp khuếch tán giếng thạch agar với nồng độ vi khuẩn ~10^8 CFU/ml, đo đường kính vòng vô khuẩn. Quy trình sấy phun chế phẩm bột trà dây hòa tan sử dụng thiết bị Labplant SD06, với maltodextrin DE 19 làm chất mang, tỷ lệ maltodextrin/dịch trích thay đổi từ 1:3 đến 1:6, nhiệt độ đầu vào 155°C, áp lực phun 2 bar, lưu lượng 18.67 ml/phút. Thời gian nghiên cứu kéo dài 6 tháng, từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả trích ly flavonoid bằng dung môi ethanol và nước: Tỷ lệ thu hồi flavonoid khi trích ly bằng ethanol 70% đạt 56.88%, cao hơn đáng kể so với trích ly bằng nước (20.36%). Thời gian trích ly tối ưu với ethanol là 6 giờ ở nhiệt độ phòng, trong khi với nước là 2 giờ ở 80°C. Giá trị IC50 của dịch trích ethanol là 49.37 µg/ml, thể hiện hoạt tính kháng oxy hóa mạnh hơn so với dịch trích nước với IC50 là 73 µg/ml.

  2. Khả năng kháng khuẩn Helicobacter Pylori: Đường kính vòng vô khuẩn của dịch trích ethanol là 20 mm, lớn hơn nhiều so với dịch trích nước (7 mm), tương ứng với nồng độ flavonoid trong dịch trích lần lượt là 4.67 mg/ml và 4 mg/ml. Điều này chứng tỏ dịch trích ethanol có hiệu quả kháng HP vượt trội.

  3. Hiệu suất sấy phun và đặc tính chế phẩm bột trà dây: Sử dụng phương pháp sấy phun với maltodextrin DE 19, tỷ lệ maltodextrin/dịch trích 5:1, nhiệt độ đầu vào 155°C, áp lực 2 bar, đạt hiệu suất vi bao flavonoid cao nhất 83%. Chế phẩm bột trà dây hòa tan có hàm lượng flavonoid 127.78 mg/g và chỉ số IC50 là 117 µg/ml, cho thấy vẫn giữ được hoạt tính kháng oxy hóa sau quá trình sấy.

  4. Tính chất vật lý của chế phẩm: Bột trà dây hòa tan có độ hòa tan cao, màu sắc ổn định và cấu trúc bề mặt phù hợp cho ứng dụng thực phẩm. Độ ẩm của bột được kiểm soát dưới 8%, đảm bảo tính bền vững trong bảo quản.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy dung môi ethanol 70% là lựa chọn tối ưu cho quá trình trích ly flavonoid từ chè dây, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về khả năng hòa tan polyphenol trong dung môi phân cực trung bình. Hoạt tính kháng oxy hóa và kháng khuẩn HP của dịch trích ethanol vượt trội nhờ hàm lượng flavonoid cao hơn, đặc biệt là các hợp chất myricetin và dihydromyricetin có tác dụng ức chế vi khuẩn HP hiệu quả. Quá trình sấy phun với maltodextrin DE 19 giúp bảo vệ flavonoid khỏi nhiệt độ cao, duy trì hoạt tính sinh học và tạo ra sản phẩm bột hòa tan tiện lợi, phù hợp với xu hướng phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng. So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả này khẳng định tiềm năng ứng dụng của chè dây trong ngành công nghệ thực phẩm và y học dự phòng. Biểu đồ so sánh tỷ lệ thu hồi flavonoid và IC50 giữa các dung môi, cùng bảng phân tích đường kính vòng vô khuẩn HP minh họa rõ nét hiệu quả của từng phương pháp trích ly và chế phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa quy trình trích ly ethanol: Khuyến nghị áp dụng trích ly ethanol 70% trong điều kiện nhiệt độ phòng, thời gian 6 giờ, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1:40 để đạt hiệu suất flavonoid cao nhất, nâng cao chất lượng dịch trích cho sản xuất quy mô công nghiệp.

  2. Phát triển sản phẩm bột trà dây hòa tan: Khuyến khích sử dụng phương pháp sấy phun với maltodextrin DE 19 tỷ lệ 5:1, nhiệt độ đầu vào 155°C, áp lực 2 bar để tạo ra sản phẩm bột có hoạt tính sinh học ổn định, dễ dàng ứng dụng trong thực phẩm chức năng và đồ uống hòa tan.

  3. Nghiên cứu mở rộng về tác dụng kháng khuẩn HP: Đề xuất thực hiện các thử nghiệm in vivo và lâm sàng để đánh giá hiệu quả điều trị viêm loét dạ dày do HP của chế phẩm bột trà dây, nhằm khẳng định tiềm năng thay thế hoặc hỗ trợ thuốc kháng sinh.

  4. Xây dựng quy trình sản xuất bền vững: Khuyến nghị áp dụng các biện pháp kiểm soát chất lượng nguyên liệu, quy trình trích ly và sấy phun nhằm đảm bảo tính đồng nhất, an toàn vệ sinh thực phẩm và hiệu quả kinh tế trong sản xuất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Có thể áp dụng kiến thức về trích ly flavonoid và kỹ thuật sấy phun để phát triển sản phẩm mới từ nguyên liệu thực vật.

  2. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm chức năng và đồ uống: Tham khảo quy trình sản xuất bột trà dây hòa tan có hoạt tính sinh học cao, mở rộng danh mục sản phẩm và nâng cao giá trị cạnh tranh.

  3. Chuyên gia y học cổ truyền và dược liệu: Nghiên cứu tác dụng sinh học của flavonoid trong chè dây, ứng dụng trong điều trị các bệnh liên quan đến vi khuẩn HP và các bệnh viêm nhiễm.

  4. Cơ quan quản lý và phát triển nông nghiệp: Đánh giá tiềm năng phát triển vùng nguyên liệu chè dây, hỗ trợ xây dựng chuỗi giá trị bền vững và thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chọn ethanol 70% làm dung môi trích ly flavonoid?
    Ethanol 70% có độ phân cực phù hợp giúp hòa tan flavonoid hiệu quả hơn nước, đồng thời an toàn cho người sử dụng và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ thu hồi flavonoid cao hơn 56% so với 20% của nước.

  2. Hoạt tính kháng khuẩn Helicobacter Pylori được đánh giá như thế nào?
    Khả năng kháng khuẩn được đo bằng phương pháp khuếch tán giếng thạch agar, xác định đường kính vòng vô khuẩn. Dịch trích ethanol tạo vòng vô khuẩn 20 mm, lớn hơn nhiều so với dịch trích nước 7 mm, chứng tỏ hiệu quả vượt trội.

  3. Lợi ích của việc sử dụng maltodextrin trong sấy phun là gì?
    Maltodextrin DE 19 giúp bảo vệ flavonoid khỏi nhiệt độ cao, giảm độ dính của bột, tăng độ hòa tan và ổn định sản phẩm, đồng thời nâng cao hiệu suất thu hồi flavonoid lên đến 83%.

  4. Chế phẩm bột trà dây hòa tan có thể ứng dụng trong lĩnh vực nào?
    Sản phẩm phù hợp cho ngành thực phẩm chức năng, đồ uống hòa tan, dược phẩm hỗ trợ điều trị viêm loét dạ dày, và có thể phát triển thành nguyên liệu cho các sản phẩm chăm sóc sức khỏe.

  5. Có thể áp dụng quy trình này cho nguyên liệu thực vật khác không?
    Quy trình trích ly và sấy phun có thể điều chỉnh để áp dụng cho các nguyên liệu giàu flavonoid khác, tuy nhiên cần khảo sát đặc tính riêng của từng nguyên liệu để tối ưu hóa điều kiện.

Kết luận

  • Đã xác định được điều kiện trích ly flavonoid tối ưu từ chè dây bằng ethanol 70% với tỷ lệ thu hồi 56.88% và hoạt tính kháng oxy hóa IC50 là 49.37 µg/ml.
  • Dịch trích flavonoid có khả năng kháng khuẩn Helicobacter Pylori hiệu quả, với vòng vô khuẩn đạt 20 mm khi sử dụng ethanol.
  • Phương pháp sấy phun với maltodextrin DE 19 tạo ra chế phẩm bột trà dây hòa tan có hàm lượng flavonoid 127.78 mg/g và giữ được hoạt tính sinh học.
  • Kết quả nghiên cứu góp phần đa dạng hóa sản phẩm từ chè dây, mở rộng ứng dụng trong công nghệ thực phẩm và y học dự phòng.
  • Đề xuất tiếp tục nghiên cứu lâm sàng và phát triển quy trình sản xuất quy mô công nghiệp nhằm đưa sản phẩm ra thị trường.

Hãy liên hệ để được tư vấn chi tiết về quy trình trích ly và sản xuất chế phẩm bột trà dây hòa tan từ chè dây, góp phần nâng cao giá trị nguyên liệu và phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng chất lượng cao.