Luận văn thạc sĩ effect of maturity stage and harvest location on chemical compositon and antioxidant capacity of extracts from different parts of musa balbisiana colla fruit

Nghiên cứu ảnh hưởng của giai đoạn chín và vị trí thu hoạch đến thành phần hóa học và khả năng chống oxy hóa của chiết xuất từ quả musa balbisiana colla.

• Tác giả: Ngo Thi Huyen Trang
• Người hướng dẫn: Dr. Lai Thi Ngoc Ha
• Trường học: Vietnam National University of Agriculture
• Chuyên ngành: Food Science and Technology
• Đề tài: Tác động của giai đoạn chín và vị trí thu hoạch đến thành phần hóa học và khả năng chống oxy hóa của chiết xuất từ trái chuối Musa balbisiana Colla
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• DECLARATION
• ACKNOWLEDGEMENTS
• 1. CONTENT
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBREVIATIONS
• LIST OF FIGURES
• THESIS ABSTRACT
• 1. START OF ART
• 1.1. General objective
• 1.2. Specific objective
• 2. CHARACTERISTICS AND CLASSIFICATION
• 2.1. Characteristics
• 2.2. Distribution
• 2.3. Nutritious composition and bioactive compounds

Tóm tắt

I. Tổng quan về tác động của giai đoạn chín và vị trí thu hoạch chuối

Giai đoạn chín và vị trí thu hoạch có ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học và khả năng chống oxy hóa của chiết xuất từ trái chuối Musa balbisiana Colla. Nghiên cứu này nhằm làm rõ mối liên hệ giữa các yếu tố này và chất lượng của chiết xuất chuối. Việc hiểu rõ tác động của giai đoạn chín và vị trí thu hoạch sẽ giúp tối ưu hóa quy trình thu hoạch và chế biến chuối, từ đó nâng cao giá trị dinh dưỡng và ứng dụng trong y học.

1.1. Giai đoạn chín của chuối và ảnh hưởng đến thành phần hóa học

Giai đoạn chín của chuối Musa balbisiana ảnh hưởng đến sự tích lũy các hợp chất hóa học như polyphenol và flavonoid. Các nghiên cứu cho thấy chuối chín có hàm lượng polyphenol cao hơn so với chuối xanh, điều này có thể cải thiện khả năng chống oxy hóa của chiết xuất.

1.2. Vị trí thu hoạch và tác động đến chất lượng chiết xuất

Vị trí thu hoạch chuối cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng chiết xuất. Chuối thu hoạch từ các vùng đất khác nhau có thể có sự khác biệt về thành phần hóa học, ảnh hưởng đến khả năng chống oxy hóa và giá trị dinh dưỡng.

II. Thách thức trong việc nghiên cứu tác động của giai đoạn chín và vị trí thu hoạch

Nghiên cứu về tác động của giai đoạn chín và vị trí thu hoạch đến thành phần hóa học của chuối gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như điều kiện khí hậu, loại đất và phương pháp thu hoạch có thể gây ra sự biến đổi lớn trong kết quả nghiên cứu. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất cần thiết để có được kết quả chính xác và đáng tin cậy.

2.1. Khó khăn trong việc thu thập mẫu chuối

Việc thu thập mẫu chuối từ các vị trí khác nhau có thể gặp khó khăn do điều kiện địa lý và thời tiết. Điều này có thể ảnh hưởng đến tính đồng nhất của mẫu và kết quả nghiên cứu.

2.2. Biến đổi trong thành phần hóa học do điều kiện môi trường

Các yếu tố môi trường như độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng có thể ảnh hưởng đến sự phát triển và thành phần hóa học của chuối. Điều này cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình nghiên cứu.

III. Phương pháp nghiên cứu tác động của giai đoạn chín và vị trí thu hoạch

Để nghiên cứu tác động của giai đoạn chín và vị trí thu hoạch đến thành phần hóa học và khả năng chống oxy hóa của chuối Musa balbisiana, các phương pháp phân tích hóa học hiện đại sẽ được áp dụng. Các mẫu chuối sẽ được thu thập từ nhiều vị trí khác nhau và ở các giai đoạn chín khác nhau để đảm bảo tính đại diện.

3.1. Phân tích thành phần hóa học bằng HPLC

Phương pháp HPLC sẽ được sử dụng để phân tích thành phần hóa học của chiết xuất chuối. Điều này cho phép xác định chính xác hàm lượng các hợp chất như polyphenol và flavonoid trong các mẫu chuối.

3.2. Đánh giá khả năng chống oxy hóa bằng phương pháp DPPH

Khả năng chống oxy hóa của chiết xuất chuối sẽ được đánh giá bằng phương pháp DPPH. Phương pháp này giúp xác định hiệu quả của các hợp chất chống oxy hóa có trong chuối ở các giai đoạn chín khác nhau.

IV. Kết quả nghiên cứu về thành phần hóa học và khả năng chống oxy hóa

Kết quả nghiên cứu cho thấy giai đoạn chín và vị trí thu hoạch có ảnh hưởng rõ rệt đến thành phần hóa học và khả năng chống oxy hóa của chiết xuất từ chuối Musa balbisiana. Các mẫu chuối chín từ vị trí thu hoạch khác nhau cho thấy sự khác biệt đáng kể về hàm lượng polyphenol và khả năng chống oxy hóa.

4.1. Sự thay đổi hàm lượng polyphenol theo giai đoạn chín

Hàm lượng polyphenol trong chuối tăng lên khi chuối chín. Điều này cho thấy giai đoạn chín là yếu tố quan trọng trong việc tối ưu hóa giá trị dinh dưỡng của chuối.

4.2. Khả năng chống oxy hóa của chiết xuất từ các vị trí thu hoạch

Khả năng chống oxy hóa của chiết xuất từ chuối thu hoạch ở các vị trí khác nhau cũng có sự khác biệt. Các mẫu thu hoạch từ vùng đất màu mỡ cho thấy khả năng chống oxy hóa cao hơn.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về tác động của giai đoạn chín và vị trí thu hoạch đến thành phần hóa học và khả năng chống oxy hóa của chuối Musa balbisiana mở ra nhiều triển vọng cho các nghiên cứu tiếp theo. Việc hiểu rõ hơn về các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình thu hoạch và chế biến chuối, từ đó nâng cao giá trị dinh dưỡng và ứng dụng trong y học.

5.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu sâu hơn

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để làm rõ hơn về mối liên hệ giữa giai đoạn chín, vị trí thu hoạch và thành phần hóa học của chuối. Điều này sẽ giúp phát triển các phương pháp thu hoạch hiệu quả hơn.

5.2. Ứng dụng trong ngành thực phẩm và y học

Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong ngành thực phẩm và y học, giúp phát triển các sản phẩm từ chuối có giá trị dinh dưỡng cao và khả năng chống oxy hóa tốt.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cây chuối hột (Musa balbisiana Colla) từ lâu đã giữ vị trí quan trọng trong nền y học cổ truyền Việt Nam, nơi tất cả các bộ phận từ thân, lá, củ đến hoa, quả và hạt đều được sử dụng trong các bài thuốc dân gian điều trị sỏi thận, đái tháo đường, rối loạn tiêu hóa và viêm loét. Mặc dù sở hữu tiềm năng dược liệu to lớn, các ứng dụng thực tiễn trước đây chủ yếu dựa trên kinh nghiệm truyền miệng, thiếu hụt các nghiên cứu định lượng sâu sắc về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học. Trong bối cảnh ngành công nghệ thực phẩm và dược phẩm hiện đại đang đẩy mạnh tìm kiếm các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên nhằm phòng ngừa các bệnh mãn tính, việc chuẩn hóa cơ sở khoa học cho chuối hột trở thành một yêu cầu cấp thiết.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Khoa học và Công nghệ Thực phẩm thực hiện năm 2017 đã giải quyết trọn vẹn khoảng trống học thuật này. Mục tiêu nghiên cứu tập trung đánh giá toàn diện ảnh hưởng của 5 giai đoạn chín sinh lý (từ quả xanh hoàn toàn đến quả chín có đốm nâu) và 2 địa điểm thu hái mang đặc trưng địa lý khác biệt gồm Nam Định (vùng đồng bằng ven biển) và Yên Bái (vùng trung du miền núi phía Bắc) đến các đặc tính hóa lý, hàm lượng polyphenol tổng số, năng lực chống oxy hóa và hàm lượng hoạt chất quý piceatannol trên từng bộ phận riêng biệt (vỏ, cùi và hạt).

Kết quả nghiên cứu mang lại ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc: hạt chuối hột được xác định là nguồn tích lũy polyphenol vượt trội với hàm lượng trung bình 59,70 mg GAE/g chất khô, cao gấp 2,78 lần so với cùi quả (21,48 mg GAE/g chất khô) và gấp 3,21 lần so với vỏ quả (18,57 mg GAE/g chất khô). Đặc biệt, luận văn lần đầu tiên định lượng thành công hợp chất stilbene piceatannol trong hạt chuối hột với nồng độ đạt tới 0,215 mg/g chất khô ở mẫu Nam Định, mở ra tiềm năng thương mại hóa nguồn dược liệu bản địa giàu giá trị sinh học cao.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh hóa thực vật và sinh lý học sau thu hoạch, tập trung vào quá trình chuyển hóa các hợp chất thứ cấp và cơ chế chín của quả có hô hấp đột biến (climacteric fruit).

Quá trình chuyển hóa sinh hóa trong giai đoạn chín của quả chịu sự chi phối mạnh mẽ của con đường tổng hợp phenylpropanoid – cơ chế chính tạo ra các hợp chất polyphenol như axit phenolic, flavonoid, tannin và stilbene. Các hợp chất này đóng vai trò như lá chắn bảo vệ tế bào thực vật trước tia cực tím và các tác nhân sinh học gây hại. Trong nhóm stilbene có khối lượng phân tử nhỏ (khoảng 210 đến 270 Da), piceatannol (3,5,3',4'-tetrahydroxystilbene) là một dẫn xuất hydroxyl hóa của resveratrol với điểm nóng chảy ở 223°C – 226°C. Nhờ sở hữu thêm một nhóm hydroxyl tự do trên vòng benzen, piceatannol thể hiện hoạt tính sinh học, khả năng kháng viêm, chống ung thư và bảo vệ tim mạch mạnh mẽ hơn so với resveratrol.

Về mặt sinh lý học sau thu hoạch, sự biến đổi độ cứng và tích lũy đường được giải thích qua mô hình phân giải polysaccharide: enzyme pectinase thủy phân protopectin không tan thành pectin hòa tan làm mềm mô thịt quả, trong khi hệ enzyme amylase phân giải tinh bột thành các loại đường đơn tự do gồm glucose và fructose. Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá thông qua cơ chế dập tắt gốc tự do nhân tạo DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl), đo lường khả năng cho electron hoặc hydro của các phân tử polyphenol để vô hiệu hóa các dạng oxy phản ứng (ROS) có hại.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ quy trình lấy mẫu chuẩn hóa tại 2 tỉnh Nam Định và Yên Bái. Tại mỗi địa phương, 3 buồng chuối hột có cùng độ tuổi sinh học được thu hoạch. Nghiên cứu chọn ngẫu nhiên ít nhất 30 quả từ các nải giữa của mỗi buồng để đảm bảo tính đồng nhất, sau đó ủ chín tự nhiên ở nhiệt độ phòng và phân loại thành 5 giai đoạn chín: giai đoạn 1 (quả xanh), giai đoạn 2 (xanh nhiều hơn vàng), giai đoạn 3 (vàng còn đầu xanh), giai đoạn 4 (vàng hoàn toàn) và giai đoạn 5 (vàng xuất hiện đốm nâu).

Ở mỗi độ chín, 3 quả đại diện được phân tách cẩn thận thành 3 thành phần riêng biệt gồm vỏ, cùi và hạt, sau đó sấy đông khô (freeze-dried), nghiền mịn thành bột và bảo quản ở điều kiện âm 20°C. Phương pháp phân tích được lựa chọn dựa trên độ chính xác và tính chuyên biệt cao:

• Xác định profile đường: Sử dụng hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC (Shimadzu, Nhật Bản) trang bị đầu dò khúc xạ RID, cột pha tĩnh SUPELCOSIL LC-NH2 (25 cm x 4,6 mm, kích thước hạt 5 µm), pha động acetonitrile 80% với tốc độ dòng 1 ml/phút ở nhiệt độ 30°C.
• Xác định polyphenol tổng số (TPC): Phân tích quang phổ theo phương pháp Folin-Ciocalteu tại bước sóng hấp thụ 755 nm, dựng đường chuẩn dựa trên axit gallic với hệ số tương quan tuyến tính đạt R² = 0,9989, biểu thị kết quả qua đơn vị mg GAE/g chất khô (DW).
• Đo lường năng lực chống oxy hóa: Ứng dụng thử nghiệm quét gốc tự do DPPH ở bước sóng 517 nm, đối chiếu qua đường chuẩn Trolox với độ tin cậy R² = 0,9982, đơn vị tính là µmol TE/g chất khô.
• Định lượng piceatannol: Thực hiện trên hệ thống HPLC-DAD (đầu dò mảng đi-ốt) tại bước sóng 320 nm, sử dụng cột phân tích Kinetex 5u EVO C18 (150 x 4,6 mm) với chương trình rửa giải gradient nước chứa 0,1% axit formic và acetonitrile trong 42 phút.

Toàn bộ dữ liệu được xử lý thống kê bằng mô hình tuyến tính tổng quát (GLM ANOVA) trên phần mềm Minitab 16, kết hợp kiểm định khoảng Tukey ở mức ý nghĩa p < 0,05 để phân tách sự khác biệt giữa các giá trị trung bình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu mang lại những kết quả định lượng đột phá về sự biến đổi lý hóa và hoạt tính sinh học của chuối hột:

Thứ nhất, tỷ lệ khối lượng các bộ phận và độ cứng biến động mạnh theo độ chín và vùng địa lý. Thịt quả chiếm tỷ lệ cao nhất trong cấu trúc quả chuối hột (đạt trung bình 75,39% ở Nam Định và 43,68% ở Yên Bái), trong khi hạt chiếm 14,28% ở Nam Định và 22,62% ở Yên Bái. Độ cứng thịt quả sụt giảm nghiêm trọng từ giai đoạn 1 sang giai đoạn 2 (ở Nam Định giảm từ 9,76 kg/cm² xuống 1,58 kg/cm², tương đương giảm 83,81%; ở Yên Bái giảm từ 10,24 kg/cm² xuống 2,56 kg/cm², tương đương giảm 75,00%), sau đó tiếp tục giảm về mức 0,20 – 0,50 kg/cm² ở giai đoạn 5 (p = 0,000).

Thứ hai, hàm lượng đường đơn trong cùi quả tăng vọt trong quá trình chín. Glucose luôn chiếm ưu thế so với fructose. Ở chuối hột Nam Định, hàm lượng glucose từ mức ban đầu 2,87% chất khô ở giai đoạn 1 đã tăng gấp 13,80 lần lên mức 39,63% chất khô ở giai đoạn 5. Tương tự, tại Yên Bái, hàm lượng glucose tăng nhanh từ 2,90% lên khoảng 30,00% chất khô, và fructose đạt trung bình 22,90% chất khô.

Thứ ba, hàm lượng polyphenol tổng số và hoạt tính chống oxy hóa phân bố không đồng đều giữa các bộ phận và chịu ảnh hưởng tương tác phức tạp giữa địa điểm và độ chín. Hạt chuối hột sở hữu hàm lượng polyphenol cao nhất (trung bình 59,70 mg GAE/g chất khô), kế tiếp là cùi (21,48 mg GAE/g chất khô) và thấp nhất là vỏ (18,57 mg GAE/g chất khô). Đáng chú ý, xu hướng biến đổi polyphenol theo độ chín có sự phân hóa địa lý rõ rệt: ở Nam Định, polyphenol trong vỏ giảm 2,62 lần (từ 30,12 xuống 11,51 mg GAE/g chất khô) và trong hạt giảm 1,86 lần (từ 70,21 xuống 37,56 mg GAE/g chất khô); ngược lại, tại Yên Bái, polyphenol trong hạt lại tăng liên tục từ 54,30 lên 80,50 mg GAE/g chất khô, và polyphenol trong cùi đạt đỉnh ở giai đoạn 3 với giá trị 52,55 mg GAE/g chất khô.

Thứ tư, hoạt chất piceatannol chỉ xuất hiện duy nhất trong hạt chuối hột, hoàn toàn không phát hiện thấy trong vỏ và cùi quả. Nồng độ piceatannol trong hạt chuối hột Nam Định đạt giá trị trung bình rất cao là 0,215 mg/g chất khô, cao hơn đáng kể so với mẫu Yên Bái (đạt khoảng 0,095 mg/g chất khô, p = 0,000), đồng thời duy trì sự ổn định bền vững xuyên suốt cả 5 giai đoạn chín sinh lý.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm đột ngột độ cứng mô quả được minh chứng bằng hoạt động phân giải cấu trúc thành tế bào của các enzyme nội sinh trong giai đoạn đầu của quá trình chín, tương đồng với các nghiên cứu sinh hóa quả nhiệt đới của nhiều tác giả trong ngành. Tương tự, sự tích lũy vượt bậc của hàm lượng đường đơn giải thích cho vị ngọt gia tăng và vị chát giảm dần khi chuối hột chuyển từ xanh sang chín.

Sự khác biệt sinh hóa sâu sắc giữa hai vùng thu hái Nam Định và Yên Bái phản ánh tác động trực tiếp của các yếu tố sinh thái bao gồm thổ nhưỡng, biên độ nhiệt độ ngày đêm và cường độ bức xạ ánh sáng mặt trời. Tại vùng núi cao Yên Bái, điều kiện khí hậu khắc nghiệt và bức xạ cực tím mạnh đã kích thích quá trình tự vệ sinh học của cây trồng, thúc đẩy dòng chuyển hóa tổng hợp các hợp chất polyphenol thứ cấp tích lũy dần vào hạt cho đến khi quả chín hoàn toàn. Ngược lại, tại vùng đồng bằng Nam Định, quá trình oxy hóa tự nhiên trong mô quả diễn ra nhanh hơn khi chín, dẫn đến sự suy giảm tổng lượng phenolic.

Khi so sánh với các loại trái cây giàu chất chống oxy hóa trên thế giới, hàm lượng polyphenol trong hạt chuối hột (59,70 mg GAE/g chất khô) vượt trội hơn hẳn táo tây (13,10 mg GAE/g chất khô), dâu tây (16,00 mg GAE/g chất khô) và việt quất (22,00 mg GAE/g chất khô). Đặc biệt, hàm lượng piceatannol trong hạt chuối hột cao gấp 450 đến 1000 lần so với quả việt quất (chỉ chứa 186 – 422 ng/g chất khô) và gấp 350 đến 700 lần so với nho đỏ (khoảng 0,54 µg/g tươi).

Các tập dữ liệu phức tạp trong nghiên cứu có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua biểu đồ cột nhóm thể hiện sự biến đổi TPC và DPPH giữa 5 giai đoạn chín tại 2 vùng địa lý, kết hợp cùng sắc ký đồ 2D HPLC-DAD phản ánh rõ nét pic tách riêng biệt của piceatannol tại thời gian lưu 15 phút.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuyển hóa các phát hiện học thuật thành giá trị kinh tế và ứng dụng thực tiễn, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược:

1. Chuẩn hóa thời điểm thu hoạch theo mục đích sử dụng: Khuyến nghị các cơ sở chế biến thu hoạch chuối hột ở giai đoạn chín 1 (vỏ xanh hoàn toàn) đối với vùng đồng bằng Nam Định nhằm thu hồi tối đa lượng polyphenol trong hạt (đạt 70,21 mg GAE/g chất khô) và trong vỏ (đạt 30,12 mg GAE/g chất khô); đối với vùng núi Yên Bái, nên thu hoạch ở giai đoạn chín 3 đến chín 5 để tối ưu hóa lượng polyphenol hạt (đạt trên 80,00 mg GAE/g chất khô) và cùi quả (đạt trên 50,00 mg GAE/g chất khô). Thời gian triển khai: Áp dụng trực tiếp vào quy trình thu mua từ quý II năm 2024. Chủ thể thực hiện: Hợp tác xã nông nghiệp và các doanh nghiệp thu mua dược liệu.
2. Thiết lập quy trình chiết xuất hoạt chất piceatannol quy mô bán công nghiệp: Ứng dụng công nghệ trích ly sử dụng dung môi thân thiện môi trường (acetone 60% hoặc ethanol thực phẩm) kết hợp bể ổn nhiệt 40°C trong 60 phút, hướng tới mục tiêu hiệu suất thu hồi piceatannol đạt tối thiểu 0,20 mg/g bột hạt khô. Timeline thực hiện: 12 – 18 tháng. Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu công nghệ thực phẩm và trung tâm nghiên cứu phát triển (R&D) của các công ty dược.
3. Phát triển chuỗi sản phẩm giá trị gia tăng từ phụ phẩm chuối hột: Tận dụng 14,28% – 22,62% khối lượng hạt và 10,33% – 34,96% khối lượng vỏ (thường bị loại bỏ trong chế biến truyền thống) để sản xuất bột chống oxy hóa hòa tan, trà túi lọc chức năng và viên nang hỗ trợ điều trị sỏi thận, giảm thiểu thất thoát sinh khối nông nghiệp xuống dưới 5,00%. Timeline thực hiện: Giai đoạn 2024 – 2026. Chủ thể thực hiện: Các doanh nghiệp sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe và thực phẩm chức năng.
4. Quy hoạch và xây dựng vùng trồng dược liệu đạt chuẩn GACP-WHO: Khảo sát và mở rộng vùng trồng chuối hột tập trung tại các tỉnh trung du và miền núi phía Bắc (Yên Bái, Lạng Sơn, Hòa Bình), kiểm soát chặt chẽ các chỉ tiêu thổ nhưỡng và quy trình canh tác hữu cơ nhằm duy trì hoạt tính chống oxy hóa DPPH của hạt luôn đạt trên 250,00 µmol TE/g chất khô. Timeline thực hiện: 2025 – 2028. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh phối hợp cùng Bộ Khoa học và Công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và hệ thống dữ liệu của luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Nhà khoa học và giảng viên chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Hóa Dược: Khai thác dữ liệu định lượng HPLC, quy trình trích ly phenolic và cơ chế tích lũy stilbene để phát triển các đề tài nghiên cứu chuyên sâu về hoạt tính sinh học của các giống thực vật bản địa.
• Bộ phận R&D của các doanh nghiệp Dược phẩm và Thực phẩm chức năng: Ứng dụng quy trình chiết tách piceatannol và polyphenol từ hạt chuối hột để phát triển các dòng sản phẩm viên uống chống lão hóa, hạ đường huyết, bảo vệ tim mạch và hỗ trợ tán sỏi đường tiết niệu.
• Kỹ sư công nghệ sau thu hoạch và chế biến nông sản: Sử dụng dữ liệu thực nghiệm về sự suy giảm độ cứng (từ 10,24 xuống 0,20 kg/cm²) và gia tăng lượng đường (đạt tới 39,63% chất khô) để thiết lập quy chuẩn kỹ thuật cho quá trình vận chuyển, tồn trữ, ủ chín nhân tạo và chế biến nước ép, mứt hoặc bột chuối dinh dưỡng.
• Học viên cao học và sinh viên đại học khối ngành Khoa học Tự nhiên: Tiếp cận một mẫu hình chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, kỹ thuật phân tích sắc ký hiện đại và phương pháp xử lý số liệu thống kê sinh học đa biến với mô hình GLM trên Minitab.

Câu hỏi thường gặp

Hợp chất piceatannol trong hạt chuối hột có ưu thế sinh học gì nổi bật? Piceatannol là một stilbene tự nhiên sở hữu cấu trúc hóa học tương tự resveratrol nhưng có thêm một nhóm hydroxyl tự do, giúp gia tăng đáng kể khả năng dập tắt gốc tự do, ức chế viêm nhiễm và ngăn chặn sự phân chia của tế bào ung thư. Luận văn chứng minh nồng độ piceatannol trong hạt chuối hột đạt tới 0,215 mg/g chất khô, cao hơn từ 350 đến 700 lần so với quả nho đỏ (chỉ khoảng 0,54 µg/g tươi).

Vùng địa lý thu hái tác động như thế nào đến hàm lượng polyphenol của chuối hột? Địa điểm thu hái tạo ra sự khác biệt sinh hóa rất lớn: chuối hột thu hoạch tại vùng núi Yên Bái có hàm lượng polyphenol tổng số trong hạt đạt trung bình 66,71 mg GAE/g chất khô, cao hơn rõ rệt so với mẫu Nam Định (51,06 mg GAE/g chất khô). Khí hậu vùng cao với bức xạ UV mạnh đã kích thích cây tăng cường tổng hợp hợp chất thứ cấp để tự vệ.

Độ cứng của thịt quả chuối hột biến đổi như thế nào qua các giai đoạn chín? Độ cứng thịt quả sụt giảm mạnh nhất ở giai đoạn đầu của quá trình chín, giảm từ 9,76 – 10,24 kg/cm² ở giai đoạn 1 (quả xanh) xuống còn 1,58 – 2,56 kg/cm² ở giai đoạn 2 (giảm trên 75,00%), và chạm đáy ở mức 0,20 – 0,50 kg/cm² khi chín hoàn toàn. Hiện tượng này do enzyme pectinase nội sinh phân giải nhanh chóng protopectin trong màng tế bào.

Bộ phận nào của quả chuối hột thể hiện hoạt tính sinh học cao nhất? Hạt chuối hột là bộ phận có giá trị sinh học vượt trội nhất với hàm lượng polyphenol tổng số đạt tới 59,70 mg GAE/g chất khô và năng lực dập tắt gốc tự do DPPH đạt 267,03 µmol TE/g chất khô. Giá trị này cao gấp 2,78 lần so với cùi quả (21,48 mg GAE/g chất khô) và gấp 3,21 lần so với vỏ quả (18,57 mg GAE/g chất khô).

Nghiên cứu sử dụng những phương pháp sắc ký nào để định lượng các thành phần? Nghiên cứu sử dụng hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC-RID với cột SUPELCOSIL LC-NH2 để định lượng thành phần đường đơn (glucose và fructose), đồng thời ứng dụng hệ thống HPLC-DAD tại bước sóng 320 nm với cột Kinetex C18 để định lượng chính xác nồng độ piceatannol trong dịch chiết.

Kết luận

• Luận văn đã định lượng hóa thành công các chỉ tiêu lý hóa và hoạt tính sinh học của quả chuối hột (Musa balbisiana Colla) qua 5 giai đoạn chín tại 2 vùng sinh thái Nam Định và Yên Bái.
• Xác lập bằng chứng khoa học cho thấy hạt chuối hột sở hữu hàm lượng polyphenol tổng số cao nhất (59,70 mg GAE/g chất khô) cùng hoạt tính chống oxy hóa DPPH vượt trội so với vỏ và cùi quả.
• Khám phá đột phá về sự hiện diện độc quyền của stilbene piceatannol trong hạt chuối hột với hàm lượng đạt 0,215 mg/g chất khô, khẳng định tiềm năng trở thành nguồn dược liệu chống oxy hóa thế hệ mới.
• Cung cấp cơ sở thực nghiệm để tối ưu hóa thời điểm thu hoạch: giai đoạn xanh cho vùng đồng bằng và giai đoạn chín hoàn toàn cho vùng núi cao nhằm tối đa hóa hoạt chất sinh học.
• Định hình hướng nghiên cứu tiếp theo trong giai đoạn 2024 – 2026: mở rộng thử nghiệm lâm sàng in vivo, chuẩn hóa quy trình chiết xuất tinh sạch piceatannol và xây dựng chuỗi cung ứng dược liệu đạt chuẩn.

Quý độc giả, các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp quan tâm đến việc ứng dụng công nghệ trích ly hợp chất tự nhiên từ chuối hột vui lòng liên hệ trực tiếp với nhóm tác giả tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam để cùng hợp tác phát triển và thương mại hóa sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY OF AGRICULTURE NGO THI HUYEN TRANG EFFECT OF MATURITY STAGE AND HARVEST LOCATION ON CHEMICAL COMPOSITON AND ANTIOXIDANT CAPACITY OF EXTRACTS FROM DIFFERENT PARTS OF MUSA BALBISIANA COLLA FRUIT Major : Food Science and Technology Student code : 24180560 Supervisor : Dr. Lai Thi Ngoc Ha AGRICULTURAL UNIVERSITY PRESS - 2017 DECLARATION I hereby declare that the work being presented to this dissertation entitled “Effect of maturity stage and harvest location on chemical composition and antioxidant capacity of different parts of Musa balbisiana Colla” is an authentic record of my work carried out. There is no material that has been accepted for the award of any other degrees or diploma in any educational institution and, to the best of my knowledge and belief, it contains no material previously published or written by another person, except where due reference is made in the text of the thesis. th Hanoi, May 10 , 2017 Master candidate Ngo Thi Huyen Trang i ACKNOWLEDGEMENTS At the time of conducting this final dissertation, I sincerely thank for the enthusiastic help of all those who near or far, have helped me to finish my thesis.

Firstly, I would like to thank my Professor Yvan Larondelle for welcoming me participate topic. This has been a good opportunity for learning new knowledge and achieving new experiences. Especially, I would like to thank my supervisor Dr. Lai Thi Ngoc Ha who encouraged; guided and supported me from the initial to the final level enabled me to develop an understanding of the scientific working methods.

It was an honor to have had the benefit of my experience. Secondly, I would like to thanks to Prof. Marie-Louis Scippo, University of Liege (Ulg) and Prof. Nguyen Thi Thanh Thuy, Vietnam National University of Agriculture, who have developed coordination project on “Master in Food Technology, safety and quality management (FTSQM)” that supported by Academie de Recherche et d’Enseignement superieur- Commission de la Cooperation au Deverlopment (ARES-CCD).

My thoughts then go to all the members of B215 laboratory team, student group of Dr Lai Thi Ngoc Ha helped me carryout all my experiences. Thank you for this friendliness, good humor and mutual support. Finally, I would like to thank my family and friends for their support and encouragement during these years of study. th Hanoi, May 10 , 2017 Master candidate Ngo Thi Huyen Trang ii CONTENTS Declaration.

iii List of tables. v List of figures. Start of art.1 Characteristics and classification. Nutritious compositon and bioactive compounds.

Uses of “chuoi hot” in Vietnam. Biological activity of phenolic compound.3 Polyphenol content of some food and vegetable. Transformation of some physiochemical properties, polyphenol content and antioxidant capacity of fruit during ripening. Meterials and methods.

Sample and chemical. Sample collection and prepairation. Determination total dry matter. Determination sugar profiles.

Determination total polyphenol content and antioxidant capacity. Determination of piceatannol content. Results and discussions. Effects of the maturity stage and harvest location on physical-chemical parameters.

The ratio of each part in “chuoi hot”. Hardness of fruit. Changing of sugar content of banana pulp harvest in 2 locations. Effect of maturity stage to total polyphenol content of“chuoi hot” 32 4.

Effect of maturity stage to antioxidant capacity in each part of “chuoi hot”. Piceatannol content of seed in maturity stage. Conclusion and recommendation. 46 iv LIST OF TABLES Table 2.1 : Characters used in the clasiffication of banana though a taxonomic scorecard.2: Nutritious composition in banana flesh.3: Total phenolic of some fruits and vegetables.4: Antioxidant capacity of fruit in Florida.1 : Mobile phases gradient.

26 v LIST OF ABBREVIATIONS Acronym Abbreviations GAE: Galic acid equivalent TTP: Total phenolic Fw: Fresh weight Dw: Dry weight DPPH: 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl TE: Trolox equivalent vi LIST OF FIGURES Figure 1. Trees, branch fruit and seeds of “ chuoi hot”. Some products from “chuoi hot”. Classification and structure of major phenolic compound.

Structure of Piceatannol and Resveratrol. Five maturity stages of “chuoi hot”. All part of “chuoi hot”. Chromatography of glucose and fructose at concentrationof 0.

Standard curves of glucose and fructose. Gallic standard curve. Trolox standard curve. Chromotogaphy of piceatannol standard at concentration of 100 µg/ml.

Piceatannol standard curve. Impact of the maturity stage of the “chuoi hot” fruit harvested in Namdinh and Yenbai on the propotion of different part. Impact of the maturity stage of the “chuoi hot” fruit harvested in Namdinh and Yenbai on pulp hardness. Sugar ptofile of “chuoi hot pulp at 5 matyrity”.

Impact of the maturity stage of the “chuoi hot” fruit harvested in Namdinh and Yenbai on sugar content. Impact of the maturity stage of the “chuoi hot” fruit harvested in Namdinh and Yenbai on total phenolic content of peel. Impact of the maturity stage of the “chuoi hot” fruit harvested in Namdinh and Yenbai on total phenolic content of pulp. Impact of the maturity stage of the “chuoi hot” fruit harvested in Namdinh and Yenbai on total phenolic content of seed.

Impact of the maturity stage of the “chuoi hot” fruit harvested in Namdinh and Yenbai on antioxidant capacity of peel 36 vii Figure 4. Impact of the maturity stage of the “chuoi hot” fruit harvested in Namdinh and Yenbai on antioxidant capacity of pulp. Impact of the maturity stage of the “chuoi hot” fruit harvested in Namdinh and Yenbai on antioxidant capacity of seed. Chromotography of pulp(A), peel (B), seed (C) of “chuoi hot” st harvetsed in Namdinh at 1 maturity stage.

Impact of the maturity stage of the “chuoi hot” fruit harvested in Namdinh and Yenbai on piceatannol content of seed 40 viii THESIS ABSTRACT “Chuoi hot” (Musa babisiana Colla) has been utilized in Vietnamsese traditional medicine for a long time. Every part of it is used for curing deseases such as stones disease, bladder stones, delirium, flu diease and so on. The purpose of this work were to determine effect of maturity stage and harvest location on physical- chemical properties, hardness, sugar content and total phenolic content, antioxidant capacity in 5 maturity stages (gree, green more than yellow, yellow and gree end, yellow and yellow with brown sports) of different parts between two harvested location. Quantification of sugar profile was performed by HPLC using a Shimadzu system.

Total phenolic was measured by using the Folin-Ciocalteu reagent with gallic acid as the standard, whereas antioxidant capacity was measured using DPPH method. Interestingly, the amount of total phenolic st content and DPPH of different parts in Nam Dinh dramaticly decrease between the 1 and th the 5 maturity stage. 'Chuoi hot' harvested in Yen Bai had diferent tendency of change in total phenolic content and antioxidant capacity of feel, pulp and seed. Among different parts of 'chuoi hot', seed had the highest total phenolic content, at 59.7 (mg GAE/g DW), followed by pulp, at 21.48 (mg GAE/g DW) and the peel had the lowest one, at 18.

These results, together with our recent discovery amount of piceatannol, a stilbene with potent biological activities, highlight the potential of “chuoi hot”, an under-utilised plant species from South–East Asia, as a new source of health promoting phenolic compounds. START OF ART Nowadays, studies for foods containing natural compounds which is good for health becomes a new tendency and draws the scientists’concern. In the plant, there are species containing noble secondary metabolits compounds like triterpenoids, carotenoids, alkaloids, one of which is phenolic compound. Many researches have shown the relation between human’s health and the consumption of foods rich in polyphenols.

The phenolic compounds are well known for being antioxidants, actions in preventing cancer, reducing the risk of cardiovascular disease, increasing lifespan and helping prevent and cure some chronic diseases. Some researches showed that the intake of polyphenols helps reduce the risk of diabetes, slow down the aging. Furthermore, phenolic compounds take action in curing neuro-degeneration, inhibiting oxidant stress and chronic inflammations (Williamson, 2005; Cicerale, 2012). In the plants, polyphenols are typical coloring substances.

They protect plants againt UV ray, the penetration of microorganisms and other harmful creatures like insects. In plant foods, polyphenols keep the main role of creating color, taste and smell. Polyphenol compounds are classificed into phenolic acids, stilbene, flavonoids, lignans and ligins. Among the phenolic compounds, stilbenes are known for their biological activitie like antioxidant, preventing cancer and cardiovascular disease and anti-inflammatory properties.

Therefore, the stilbene compounds have a lot attention of reseacher in the recent years. Besides resveratrol, a stilbene which is popular in red wine, piceatanol is lately drawing many scientists’ huge interest. In comparison with resveratrol, piceatannol has higher biological activity because it has one more hydroxyl group in its structure. Studying the exploitation of stilbene, in general, or resveratrol and piceatannol, in particular from the nature is very necessary.

“Chuoi hot” (Musa balbisiana Colla) has been utilized in Vietnamese traditional medicine for a long time. Every part of it is used for curing deseases. The ripe fruits are eaten like normal bananas and are used to treat diseases of the digestion.The green ones and the seeds of ripen fruits are used in treating 1 diabetes, kidney stone disease. So far, the application of Musa balbisiana Colla in traditional medicine has been taken mostly based on folk experiences.

The scientific explanation is very little. There are not much information about its chemical composition. Musa balbisiana Colla contains flavonoids (leuco-anthocyanins), coumarins, tanins, phytosterols (β- sitosterol) and stilbenes which are strong antioxidants (Huynh et al. Our recent unpublished research shows that Musa balbisiana Colla contains ahigh content of piceatannol.

Therefore, Musa balbisiana Colla may be a new source of piceatannol as well as of other phenolic compounds for application in food and drug industries. Many studies show that the stage of maturation has influence on the accumulation of antioxidant polyphenol content and profile. For example, a ripe banana has lower content of tannin than a green one but has higher content of anthocyanins. Besides, the environmental condition such as light intensity, kind of soil, nutritious supplying also affect the accumulation of secondary metabolits in the fruits.

Therefore, to have the scientific data on phenolic antioxidant content of seedy banana which helps best maturity for harvesting the bananas rich in polyphenols, especially in stilbene piceatannol, we determine “Effect of maturity stage and harvest location on chemical composition and antioxidant capacity of extracts from different parts of Musa balbisiana Colla fruit” 1.1 General objective To evaluate the effects of maturity stage and harvest location on physical-chemical properties, total polyphenol content, piceatannol content and antioxidant capacity of Musa balbisiana Colla.The result gives possibility to find out the right time and condition for harvesting the bananas with best biological activity. Specific objective - To determine the effect of maturity stage and harvest location on physical-chemical properties including mass percentage of each parts in fruit (peel, flesh and seed), hardness and sugar content of flesh. - To determine the effect of maturity stage on chemical composition:total polyphenol content, the antioxidant capacity of the banana’s parts and the content of piceatannol in the seeds at different stage of maturity. CHARACTERISTICS AND CLASSIFICATION 2.

Characteristics “Chuoi hot” (seedy banana) has latin name of Musa balbisiana Colla and belonge to Musa genus, Musaceae family, Scitaminae class (Borborah et al. Musa balbisiana Colla is a herbaceous plant with big root (banana root). The upper stem is a bunble of huge succulent leaves wrapping tightly layer by layer. The stem’s high is 2-4 m.

The leaf is 1-1.5 m in length with stout spout-shaped stalk, big middle vein convex to the under side and parallel extra veins. The fruit is succulent and big with 5 edges, contains 4-5 mm black ball-shaped seeds whose embryo is white (Pham Hoang To, 2014). Trees, branch fruit and seeds of “ chuoi hot” source : http://data.org/wp/?LOM=17024 and http://www.org 3 Most of consumed banana varieties are hybridizations of 2 wild species called Musa acuminata Colla and Musa balbisiana Colla (Stover and Simmonds, 1987). The differences between these 2 species are listed in the Table 2.