MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cây điều (Anacardium occidentale L.) là một loại cây trồng giàu dinh dưỡng thuộc họ Anacardiaceae. Cây điều được trồng làm cây nông nghiệp, có nguồn gốc ở Brazil nhưng hiện được trồng ở tất cả các vùng nhiệt đới. Sản lượng hạt điều có vỏ tăng trong 5 năm qua.
Tổng sản lượng thế giới là 5 535 510 tấn vào năm 2020 [1]. Châu Á, Châu Phi và Nam Mỹ là những châu lục chính tham gia sản xuất hạt điều Ấn Độ, Việt Nam và Brazil là những nước sản xuất hạt điều hàng đầu. Toàn bộ quả điều bao gồm quả điều, hạt điều và vỏ hạt điều. Hạt điều là nguồn cung cấp polyphenol, vitamin và khoáng chất [2].
Việc tiêu thụ hạt điều giúp giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch [3]. Thường xuyên tiêu thụ các loại thực phẩm làm tăng nhanh lượng đường trong máu sẽ làm tăng nguy cơ mắc bệnh tim và tiểu đường. Chất xơ cao và chất béo không bão hòa đơn cao trong hạt điều làm giảm lượng đường trong máu và cải thiện tình trạng kháng insulin. Hạt điều chứa một lượng lớn vitamin B, một chất chống oxy hóa tự nhiên có khả năng tăng cường miễn dịch.
Do đó, tiêu thụ hạt điều trong mùa lạnh và cúm sẽ cải thiện khả năng miễn dịch của con người. Hạt điều giàu selen có thể giúp chống ung thư phổi, gan, da, não và đường tiêu hóa. Hàm lượng chất xơ cao còn giúp chống lại bệnh ung thư. Vỏ lụa hạt điều là sản phẩm phụ của quá trình chế biến hạt, được sản xuất với số lượng lớn và là nguồn cung cấp chất phytochemical và các chất dinh dưỡng khác.
Tuy nhiên, sản phẩm phụ này không được sử dụng đúng mức và có giá trị thấp nhất trong số các phụ phẩm hạt điều khác. Vỏ lụa là lớp màng mỏng bao quanh nhân, chiếm 1 - 3% tổng trọng lượng của hạt điều. Polyphenol, chủ yếu là flavonoid, được tìm thấy trong vỏ lụa hạt điều. Dịch trích từ vỏ lụa hạt điều thể hiện mức độ chống oxy hóa đáng kể, chính là thành phần phenolic của nó [4].
Một số công trình nghiên cứu về trích ly một số hoạt chất sinh học từ vỏ hạt điều, Chandrasekara và cộng sự đã chỉ ra rằng tổng hàm lượng phenolic (TPC) của vỏ lụa hạt điều đã qua quá trình xử lý nhiệt cao hơn vỏ lụa thô chưa xử lý nhiệt [5]. Văn Thành và cộng sự đã báo cáo rằng hàm lượng catechin cao khi sử dụng enzyme và chiết xuất có hỗ trợ của siêu âm [6]. Nghiên cứu của Sruthi và cộng sự đã chỉ ra rằng hầu hết các polyphenols của vỏ lụa 1 hạt điều tập trung ở dạng tự do (62,5%) [7]. Mặc dù đã có vài nghiên cứu trích ly các hợp chất sinh học bằng các dung môi khác nhau, bằng enzyme, bằng các phương pháp trích ly nhưng chưa có nghiên cứu nào đề cập đến việc trích ly polyphenols bằng dung môi có kết hợp vi sóng và siêu âm.
Vì vậy chúng tôi thực hiện nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu trích ly các hợp chất phenoic và đánh giá khả năng kháng oxy hóa từ dịch trích vỏ lụa điều (Cashew testa)”. Mục tiêu đề tài Đề tài được thực hiện với mục tiêu tìm ra điều kiện nghiên cứu trích ly các hợp chất phenolic và đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa từ dịch chiết vỏ lụa điều (Cashew testa). Mục tiêu cụ thể: • Khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly các hợp chất phenolic, flavonoild từ vỏ lụa hạt điều: khảo sát dung môi, thời gian trích ly, nhiệt độ trích ly, tỷ lệ dung môi trích ly so với nguyên liệu. • Khảo sát được ảnh hưởng của phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng và siêu âm đến hiệu quả trích ly và lựa chọn được phương pháp trích ly phù hợp nhất.
Nội dung nghiên cứu Đề tài gồm các nội dung khảo sát như sau: • Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly các hợp chất phenolic và flavonoid từ vỏ lụa hạt điều: khảo sát nồng độ dung môi, thời gian trích ly, nhiệt độ trích ly, tỷ lệ dung môi trích ly so với nguyên liệu. • Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng và siêu âm đến hiệu quả trích ly và lựa chọn được phương pháp trích ly phù hợp nhất. Ý nghĩa khoa học Kết quả của quá trình nghiên cứu trích ly các hợp chất phenolic và đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa từ dịch chiết vỏ lụa điều (Cashew testa) giúp đưa ra các dữ liệu là những đóng góp đáng tin cậy làm phong phú nguồn tư liệu khoa học về các hợp chất sinh học có trong vỏ lụa hạt điều, là nền tảng cho các nghiên cứu sâu hơn về các hợp chất sinh học được trích ly từ vỏ lụa hạt điều. Ý nghĩa thực tiễn 2 Các kết quả của quá trình trích ly thích hợp một số hoạt chất sinh học từ và khảo sát khả năng kháng oxy hóa từ dịch trích vỏ lụa hạt điều góp phần tạo cơ sở giúp cho các nghiên cứu sinh và các nhà sản xuất có thể tham khảo để khai thác các hợp chất sinh học từ vỏ lụa hạt điều.
Đồng thời, từ nghiên cứu này và và các nghiên cứu tiếp theo có thể ứng dụng các hoạt chất sinh học từ vỏ lụa hạt điều vào các sản phẩm khác dùng để nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như thay thể một số hợp chất gia tăng thời gian sử dụng. Các chiết xuất từ vỏ lụa hạt điều có giá trị và tiềm năng trong việc phát triển các loại thuốc điều trị chống viêm. Ngoài ra, việc tận dụng vỏ lụa hạt điều giúp cho các doanh nghiệp giảm đi lượng phụ phẩm, tối ưu chi phí sản xuất và góp phần giảm tác động xấu đến môi trường. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.
Giới thiệu chung về hạt điều 2. Đặc điểm sinh thái Hạt điều (Anacardium occidentale L.) là một loại cây trồng lấy hạt nhiệt đới có nguồn gốc từ Nam Mỹ [1]. Đây là loại cây trồng lấy hạt nhiệt đới quan trọng, có tầm quan trọng về kinh tế và xã hội trên toàn thế giới và các quốc gia có diện tích trồng điều tương đối lớn trên thế giới bao gồm Ấn Độ, Brazil, Việt Nam, Cote d'Ivoire, Mozambique và Tanzania [8]. Nó có ý nghĩa kinh tế xã hội quan trọng ở vùng Đông Bắc Brazil, chủ yếu là do khả năng thích ứng vượt trội với điều kiện đất đai và khí hậu của khu vực nhiệt đới ở châu Mỹ, châu Phi, châu Á và châu Úc.
Hơn nữa, nó đóng vai trò then chốt trong việc tạo cơ hội việc làm và tạo thu nhập cho người làm nông nghiệp ở nông thôn [9].1: Quả điều Quả điều là một loại quả giả, có gắn hạt ở đầu. Quả điều khác nhau về hình dạng và màu sắc khi chín mọng nước, có vị chát. Hạt điều là nguồn cung cấp polyphenol, vitamin và khoáng chất [10]. Cây điều chủ yếu được trồng để lấy hạt.
Hạt điều là sản phẩm thương mại, có cấu trúc hình thận chỉ chiếm 10% tổng trọng lượng của sản phẩm điều thu hoạch. Hạt điều chứa lượng chất dinh dưỡng cao hơn, hương vị dễ chịu và các đặc tính sinh học khác nhau mang lại nhiều giá trị thương phẩm. Vỏ hạt điều là lớp vỏ cứng của hạt điều. Lớp phủ không ăn được này bảo vệ hạt điều khỏi tác hại của môi trường.
Vỏ hạt điều chỉ chiếm 3% 4 tổng trọng lượng quả và có khả năng chống thoái hóa. Vỏ hạt điều chứa dịch chiết vỏ, một chất lỏng màu nâu sẫm giàu hợp chất phenolic [11]. Sự kết hợp giữa quả và hạt này làm cho cây điều trở thành nguồn cung cấp nhiều sản phẩm và dẫn xuất có giá trị, trong đó hạt điều nổi lên là mặt hàng xuất khẩu chính. Nhân điều chứa khoảng 50% lipid, 21% protein và 25% carbohydrate; hạt điều là nguồn cung cấp các chất dinh dưỡng thiết yếu quý giá.
Hơn nữa, chúng còn là nguồn cung cấp chất xơ, vitamin như vitamin C và vitamin B phức hợp, cũng như các khoáng chất thiết yếu như Mg, P và K. Thành phần dinh dưỡng phong phú này mang lại đặc tính chống oxy hóa, chống viêm và bảo vệ tim mạch, góp phần duy trì sức khỏe tim mạch, kiểm soát cân nặng và tăng cường hệ thống miễn dịch [8, 12].2: Hạt điều 5 Sau khi thu hoạch được quả điều, tiến hành phân tách phần quả thật và quả giả. Phần quả thật sẽ tiếp tục được chế biến để thu được sản phẩm hạt điều. Sau quá trình chế biến nhiệt thu được hạt điều kèm lớp vỏ lụa, loại bỏ được phần vỏ cứng của quả thật.
Sau đó thực hiện quá trình chế biến hạt điều bao gồm rang hoặc sấy loại bỏ vỏ lụa thu được hạt nhân (hạt điều đã loại bỏ vỏ) và vỏ lụa hạt điều [13]. Việc phân loại nguyên liệu hạt điều thường được xác định theo tiêu chuẩn chất lượng quốc tế như của Hiệp hội Công nghiệp Thực phẩm (AFI) của Mỹ và theo luật pháp của từng nước xuất khẩu [14].3: Quy trình chế biến hạt điều để thu được vỏ lụa 2. Tổng quan về vỏ lụa hạt điều 2. Thành phần hóa học Nhân hạt điều được bao phủ bởi một lớp vỏ mịn gọi là vỏ lụa, có đặc tính chống oxy hóa do có chứa polyphenol trong thành phần của nó.
Nó chiếm gần 3% tổng trọng lượng hạt điều. Vỏ lụa chứa một lượng đáng kể protein thô (190 g/kg), chất xơ thô (103 g/kg) và chất béo (20,1 g/kg). Vỏ lụa hạt điều cũng rất giàu khoáng chất, các khoáng chất chính trong vỏ hạt điều là magie (5,8 g/kg), canxi (5,6 g/kg), kali (1,5 g/kg) và photpho (1,9 g/kg).4: Các thành phần hóa học trong vỏ lụa hạt điều 2. Các hợp chất phenolic Các hợp chất phenolic đại diện cho thành phần hóa học chiếm ưu thế của vỏ lụa.
Các hợp chất phenolic chính trong vỏ lụa hạt điều là (+) -catechin và (-) -epicatechin. Tổng hàm lượng phenolic (TPC) của vỏ lụa hạt điều cao hơn nhiều loại trái cây và rau quả như xoài và cam quýt [17]. Các nghiên cứu báo cáo rằng TPC của các loại vỏ xoài khác nhau dao động từ 54,67 đến 109,70 mg/g đương lượng acid gallic [18]. Tuy nhiên, TPC của vỏ xoài kém hơn so với vỏ lụa hạt điều.
Flavonoid cũng là một phần chính trong các hợp chất phenolic của vỏ hạt điều, (+)-catechin, (-)-epicatechin, epigallocatechin và catechin gallate là những flavanoid chính. Đây là những tannin được phân bố rộng rãi và chiếm ưu thế với các đặc tính sinh học khác nhau. Hàm lượng các hợp chất phenolic chính của hạt điều bao gồm: (+) -catechin, (-) -epicatechin và epigallocatechin là các flavanoid chính, còn acid syringic, gallic và p-coumaric là các acid phenolic chính được báo cáo trong vỏ lụa hạt điều [19; 20].