Nghiên Cứu Định Hướng Khả Năng Ứng Dụng Cây Hoàn Ngọc Làm Chất Bảo Quản Thực Phẩm

• Tác giả: Lộc Tú Anh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn La Anh
• Trường học: Đại học Mở Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Cây Hoàn Ngọc Làm Chất Bảo Quản Thực Phẩm
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: CÁC VI SINH VẬT GÂY HƯ HỎNG Ở THỰC PHẨM
• 1.1. Escherichia coli
• 1.2. Staphyllococcus aureus
• 1.3. Bacillus cereus
• 1.4. Nấm mốc
• 1.5. Nấm men
• 2. CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất thí nghiệm
• 2.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
• 2.3. Môi trường và dung dịch đệm
• 2.4. Phương pháp vi sinh
• 2.5. Phương pháp đếm số lượng tế bào bằng buồng đếm hồng cầu
• 2.6. Phương pháp xác định số lượng tế bào bằng trang cấy
• 2.7. Phương pháp tách chiết lá Hoàn ngọc
• 2.8. Phương pháp ngâm. Phương pháp trích ly hồi lưu
• 2.9. Phương pháp kiểm tra khả năng ức chế VSV gây hư hỏng thực phẩm
• 2.10. Phương pháp xác định nồng độ ức chế tối thiểu của dịch chiết lá Hoàn ngọc
• 2.11. Phương pháp xác định hàm lượng polyphenol
• 2.12. Phương pháp xác định hàm lượng Flavonoid
• 2.13. Thử nghiệm dịch chiết lá Hoàn ngọc trên thực phẩm
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ
• 3.1. Hoạt tính kháng lại một số vi sinh vật gây hư hỏng trong thực phẩm của dịch chiết lá Hoàn ngọc
• 3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố tới hiệu quả tách chiết lá Hoàn ngọc
• 3.2.1. Ảnh hưởng của dung môi tách chiết
• 3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tách chiết
• 3.2.3. Ảnh hưởng của nguồn nguyên liệu
• 3.3. Nồng độ ức chế tối thiểu của dịch chiết lá Hoàn ngọc đối với Staphylococcus aureus CNTP 6077
• 3.4. Ứng dụng của dịch chiết lá Hoàn ngọc trong bảo quản tương ớt lên men
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Ứng Dụng Cây Hoàn Ngọc Bảo Quản Thực Phẩm

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, việc bảo quản đóng vai trò then chốt để đảm bảo chất lượng và an toàn. Hư hỏng và ngộ độc thường do các vi khuẩn như Salmonella typhi, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, nấm men (Candida albicans) hoặc nấm mốc (Aspergillus niger) gây ra. Các biện pháp truyền thống như xử lý nhiệt độ cao có hạn chế, trong khi hóa chất bảo quản dù hiệu quả, lại tiềm ẩn rủi ro về sức khỏe và môi trường. Xu hướng hiện nay hướng đến thực phẩm hữu cơ, natural preservatives, an toàn thực phẩm, thúc đẩy việc tìm kiếm chất bảo quản thực phẩm tự nhiên. Cây Hoàn Ngọc, với các tác dụng của cây hoàn ngọc đã được biết đến trong y học cổ truyền, đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng. Các nghiên cứu khoa học gần đây hé lộ khả năng ức chế vi sinh vật gây bệnh của cây Hoàn Ngọc, mở ra hướng đi mới cho bảo quản thực phẩm an toàn và hiệu quả hơn. Nhu cầu về các chất bảo quản thay thế, an toàn đối với con người ngày càng tăng. Trong đó, thực vật được coi là nguồn tự nhiên phong phú chứa các hợp chất kháng khuẩn. Hơn nữa, các hợp chất này còn được cho là dễ phân giải, tránh được sự tích tụ trong chuỗi thức ăn. Hoàn Ngọc là loài cây phổ biến ở nước ta, được ứng dụng cây thuốc rộng rãi trong y học cổ truyền để chữa các bệnh liên quan tới đường tiêu hóa, làm lành các vết thương… Một số nghiên cứu gần dây cho thấy lá cây Hoàn Ngọc có tiềm năng ức chế sự phát triển của một số vi khuẩn gây bệnh, khối u.

1.1. Cây Hoàn Ngọc Đặc Điểm Thành Phần và Tác Dụng Dược Lý

Cây Hoàn Ngọc (tên khoa học) là một loại thảo dược quý, nổi tiếng với nhiều bài thuốc từ cây hoàn ngọc truyền thống. Cây chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học như flavonoid, terpenoid, và polyphenol. Các nghiên cứu đã chứng minh cây hoàn ngọc chữa bệnh gì liên quan đến tiêu hóa, kháng viêm, và hỗ trợ điều trị ung thư. Đặc biệt, tính kháng khuẩn của cây hoàn ngọc mở ra tiềm năng ứng dụng trong bảo quản thực phẩm tự nhiên, giúp kéo dài thời gian bảo quản và đảm bảo an toàn thực phẩm. Công bố khoa học gần đây về dịch chiết cây hoàn ngọc cho thấy khả năng ức chế các vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm.

1.2. Chất Bảo Quản Thực Phẩm Tự Nhiên Xu Hướng và Tiềm Năng

Sự gia tăng nhu cầu về thực phẩm hữu cơ và thực phẩm tươi sống đã thúc đẩy nghiên cứu và phát triển các chất bảo quản thực phẩm tự nhiên. Các hợp chất từ thực vật, như tinh dầu, axit hữu cơ, và polyphenol, đang được xem xét để thay thế các hóa chất tổng hợp. Ưu điểm của chất bảo quản thực phẩm tự nhiên là an toàn, thân thiện với môi trường, và có thể mang lại lợi ích sức khỏe bổ sung. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu khoa học chuyên sâu để đánh giá hiệu quả bảo quản và liều lượng sử dụng tối ưu cho từng loại thực phẩm.

1.3. Các Vi Sinh Vật Gây Hư Hỏng Thực Phẩm và Nguy Cơ Tiềm Ẩn

Sự phát triển của vi sinh vật như Staphylococcus aureus, Escherichia coli, và Aspergillus niger là nguyên nhân chính gây hư hỏng và ngộ độc thực phẩm. Các vi sinh vật này có thể tạo ra độc tố, làm thay đổi cấu trúc và hương vị của thực phẩm, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người tiêu dùng. Việc kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật là yếu tố then chốt trong công nghệ bảo quản thực phẩm. Kiểm định chất lượng và tuân thủ tiêu chuẩn bảo quản là bắt buộc để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

II. Thách Thức Bảo Quản Thực Phẩm và Nhu Cầu Giải Pháp Tự Nhiên

Các phương pháp bảo quản thực phẩm truyền thống thường sử dụng hóa chất có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người tiêu dùng và môi trường. Nguy cơ an toàn thực phẩm luôn là mối quan tâm hàng đầu. Do đó, nhu cầu về các giải pháp bảo quản thực phẩm tự nhiên ngày càng tăng. Cây Hoàn Ngọc nổi lên như một ứng cử viên sáng giá nhờ tính kháng khuẩn của cây hoàn ngọc đã được chứng minh. Việc nghiên cứu ứng dụng cây thuốc này vào bảo quản thực phẩm không chỉ giải quyết vấn đề an toàn mà còn mang lại giá trị gia tăng cho sản phẩm. Bên cạnh đó, việc khai thác các hợp chất từ cây hoàn ngọc cần đảm bảo tính bền vững và thân thiện với môi trường.

2.1. Rủi Ro Sức Khỏe và Môi Trường từ Chất Bảo Quản Hóa Học

Việc sử dụng các chất bảo quản thực phẩm hóa học tổng hợp, như sodium benzoate và potassium sorbate, dù được phép sử dụng với liều lượng nhất định, vẫn tiềm ẩn rủi ro đối với sức khỏe người tiêu dùng. Một số nghiên cứu cho thấy mối liên hệ giữa các hóa chất này với các vấn đề về dị ứng, hen suyễn và thậm chí là ung thư. Ngoài ra, quá trình sản xuất và sử dụng các hóa chất này có thể gây ô nhiễm môi trường.

2.2. Nhu Cầu Về Thực Phẩm An Toàn và Bền Vững

Người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến thực phẩm an toàn, thực phẩm hữu cơ và có nguồn gốc tự nhiên. Họ sẵn sàng chi trả nhiều hơn cho các sản phẩm đảm bảo chất lượng và không gây hại cho sức khỏe. Đồng thời, ý thức về bảo vệ môi trường cũng tăng lên, thúc đẩy nhu cầu về các phương pháp bảo quản thực phẩm bền vững, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

2.3. Tiềm Năng Của Các Giải Pháp Bảo Quản Thực Phẩm Từ Thực Vật

Thực vật là một nguồn tài nguyên phong phú, cung cấp nhiều hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn và chống oxy hóa. Các hợp chất này có thể được sử dụng để bảo quản thực phẩm, kéo dài thời gian bảo quản và đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Việc sử dụng các giải pháp bảo quản thực phẩm tự nhiên từ thực vật không chỉ an toàn mà còn thân thiện với môi trường và có thể mang lại lợi ích sức khỏe bổ sung.

III. Phương Pháp Chiết Xuất Cây Hoàn Ngọc Cho Bảo Quản Thực Phẩm

Để khai thác tiềm năng của cây Hoàn Ngọc trong bảo quản thực phẩm, cần có các phương pháp chiết xuất cây hoàn ngọc hiệu quả để thu được các hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn cao. Các phương pháp phổ biến bao gồm ngâm, trích ly hồi lưu, và sử dụng các dung môi khác nhau. Hiệu quả phương pháp chiết xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại dung môi, nhiệt độ, thời gian và nguồn nguyên liệu. Việc tối ưu hóa quy trình bảo quản và phương pháp chiết xuất là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và hiệu quả bảo quản của sản phẩm bảo quản từ hoàn ngọc.

3.1. So Sánh Các Phương Pháp Chiết Xuất Ngâm Trích Ly Hồi Lưu

Phương pháp ngâm là một phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, nhưng hiệu quả chiết xuất thường thấp. Phương pháp trích ly hồi lưu sử dụng nhiệt độ cao và dung môi để tăng cường quá trình chiết xuất, cho hiệu quả cao hơn nhưng có thể làm biến đổi một số hợp chất nhạy cảm với nhiệt. Việc lựa chọn phương pháp chiết xuất phù hợp phụ thuộc vào mục tiêu và tính chất của các hợp chất cần thu được.

3.2. Ảnh Hưởng Của Dung Môi Đến Hiệu Quả Chiết Xuất

Loại dung môi sử dụng có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả chiết xuất. Các dung môi khác nhau có khả năng hòa tan khác nhau đối với các hợp chất có trong cây Hoàn Ngọc. Việc lựa chọn dung môi phù hợp là rất quan trọng để thu được lượng hợp chất có hoạt tính sinh học cao nhất. Các dung môi thường được sử dụng bao gồm ethanol, methanol, nước và các dung môi hữu cơ khác.

3.3. Tối Ưu Hóa Quy Trình Chiết Xuất Để Đảm Bảo Chất Lượng

Để đảm bảo chất lượng và hiệu quả bảo quản của dịch chiết cây hoàn ngọc, cần tối ưu hóa quy trình bảo quản, các yếu tố như nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ dung môi/nguyên liệu. Việc kiểm soát các yếu tố này giúp đảm bảo thu được dịch chiết có hàm lượng hợp chất có hoạt tính sinh học cao nhất và hạn chế sự biến đổi của các hợp chất này.

IV. Đánh Giá Hoạt Tính Kháng Khuẩn Của Dịch Chiết Lá Hoàn Ngọc

Sau khi chiết xuất cây hoàn ngọc bằng các phương pháp khác nhau, cần tiến hành đánh giá tính kháng khuẩn của cây hoàn ngọc đối với các vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm. Các thử nghiệm in vitro thường được sử dụng để xác định khả năng ức chế sự phát triển của các vi khuẩn và nấm mốc mục tiêu. Kết quả nghiên cứu khoa học này sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng cây hoàn ngọc vào bảo quản thực phẩm.

4.1. Thử Nghiệm In Vitro Đánh Giá Khả Năng Ức Chế Vi Khuẩn

Các thử nghiệm in vitro, như thử nghiệm khuếch tán trên đĩa thạch và thử nghiệm pha loãng, được sử dụng để đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của các vi khuẩn như Staphylococcus aureus, Escherichia coli, và Bacillus cereus bởi dịch chiết cây hoàn ngọc. Kết quả thử nghiệm cho biết nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC) của dịch chiết đối với từng loại vi khuẩn.

4.2. Thử Nghiệm In Vitro Đánh Giá Khả Năng Ức Chế Nấm Mốc

Tương tự như vi khuẩn, dịch chiết cây hoàn ngọc cũng được thử nghiệm in vitro để đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của các nấm mốc như Aspergillus niger và Penicillium. Kết quả thử nghiệm cho biết nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của dịch chiết đối với từng loại nấm mốc.

4.3. Phân Tích Thành Phần Hóa Học và Xác Định Hoạt Chất Chính

Việc phân tích thành phần hóa học của dịch chiết cây hoàn ngọc giúp xác định các hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn, như flavonoid, terpenoid và polyphenol. Việc xác định hoạt chất chính giúp hiểu rõ hơn về cơ chế tác dụng và hiệu quả bảo quản của cây Hoàn Ngọc.

V. Ứng Dụng Dịch Chiết Hoàn Ngọc Bảo Quản Tương Ớt Lên Men

Khóa luận đã thực hiện ứng dụng dịch chiết lá hoàn ngọc trong bảo quản tương ớt Mường Khương lên men, một sản phẩm truyền thống của Lào Cai. Kết quả cho thấy dịch chiết có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm chế biến, kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng sản phẩm. Đây là một ví dụ thực tế về tiềm năng ứng dụng cây Hoàn Ngọc trong bảo quản thực phẩm tự nhiên, góp phần nâng cao giá trị sản phẩm và đảm bảo an toàn thực phẩm.

5.1. Thử Nghiệm Trên Tương Ớt Đánh Giá Hiệu Quả Bảo Quản

Tương ớt Mường Khương được bổ sung dịch chiết lá hoàn ngọc với các nồng độ khác nhau và theo dõi sự thay đổi số lượng vi sinh vật trong quá trình lưu trữ. Kết quả cho thấy dịch chiết có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm chế biến này.

5.2. Đánh Giá Cảm Quan Hương Vị và Màu Sắc

Bên cạnh hiệu quả bảo quản, việc đánh giá cảm quan, hương vị và màu sắc của thực phẩm chế biến sau khi bổ sung dịch chiết cây hoàn ngọc là rất quan trọng. Kết quả cho biết liệu dịch chiết có ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm hay không.

5.3. Nghiên Cứu Chi Tiết Về Nồng Độ Tối Ưu và Tính An Toàn

Xác định liều lượng sử dụng tối ưu của dịch chiết cây hoàn ngọc trong tương ớt, nghiên cứu chi tiết hơn về nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và đánh giá an toàn thực phẩm khi sử dụng cây Hoàn Ngọc trong thực phẩm chế biến là cần thiết.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Ứng Dụng Cây Hoàn Ngọc

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng ứng dụng cây Hoàn Ngọc làm chất bảo quản thực phẩm tự nhiên. Dịch chiết cây hoàn ngọc có khả năng ức chế sự phát triển của một số vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm, mở ra hướng đi mới cho công nghệ bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu khoa học chuyên sâu để tối ưu hóa quy trình bảo quản, đánh giá hiệu quả bảo quản trên nhiều loại thực phẩm tươi sống, thực phẩm chế biến và đảm bảo tính an toàn của sản phẩm bảo quản từ hoàn ngọc.

6.1. Tổng Kết Kết Quả Nghiên Cứu và Đánh Giá Tiềm Năng

Nghiên cứu đã thành công trong việc chiết xuất cây hoàn ngọc và đánh giá tính kháng khuẩn của cây hoàn ngọc đối với các vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm. Kết quả cho thấy dịch chiết có tiềm năng lớn trong việc thay thế các chất bảo quản thực phẩm hóa học, góp phần tạo ra các sản phẩm thực phẩm an toàn và tự nhiên hơn.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Mở Rộng Ứng Dụng và Đánh Giá An Toàn

Các nghiên cứu khoa học tiếp theo nên tập trung vào việc mở rộng ứng dụng cây hoàn ngọc trong bảo quản thực phẩm trên nhiều loại thực phẩm khác nhau, đồng thời đánh giá kỹ lưỡng tính an toàn của sản phẩm bảo quản từ hoàn ngọc. Bên cạnh đó, cần nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác dụng của các hợp chất trong cây Hoàn Ngọc và tối ưu hóa quy trình bảo quản để đạt hiệu quả cao nhất.

6.3. Đề Xuất Giải Pháp và Khuyến Nghị

Khuyến khích các doanh nghiệp thực phẩm quan tâm đến việc sử dụng cây hoàn ngọc trong thực phẩm như một giải pháp bảo quản thực phẩm tự nhiên. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và cơ quan quản lý để phát triển và đưa các sản phẩm bảo quản từ hoàn ngọc ra thị trường, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng về thực phẩm an toàn và tự nhiên.