ĐẶT VẤN ĐỀ Con người đang có xu hướng quay trở lại với những thực phẩm từ thiên nhiên để bảo vệ sức khỏe của mình sau khi đã dùng quá nhiều loại thực phẩm tẩm ướp hóa chất và thực phẩm biến đổi gen. Ngày nay, nhiều chất có hoạt tính sinh học có nguồn gốc tự nhiên từ thực vật được bổ sung vào thành phần thực phẩm để phòng chống một số bệnh, kể cả bệnh hiểm nghèo,chẳng hạn như trái cây, rau, đậu,ngũ cốc và những loại thực phẩm khác chứa các thành phần có lợi cho sức khỏe trong đó có thể xét đến một loại rau rất có giá trị và phát triển hiện nay là măng tây có nguồn gốc từ phía Đông Địa Trung Hải và Tiểu Á, cây được trồng nhập nội và đang được trông phổ biến ở Việt Nam như Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Thuận, An Giang. Măng tây được coi là đối tượng cây trồng mới với diện tích canh tác không ngừng tăng trong các năm qua. Hiện nay, măng tây chủ yếu được trồng theo hướng lấy ngọn măng làm rau xanh cao cấp cho con người, phần gốc măng và thân già còn lại chiếm tỷ trọng tới 2/3 khối lượng của toàn cây măng bị coi là phụ phẩm, có giá bán rất thấp từ 2.
Trong khi đó, nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh trong măng tây có nhiều chất dinh dưỡng cần thiết và tốt cho con người như các vitamin A, B1, B2, PP, Vitamin C, saponin, polyphenol, flavonoid,. Bên cạnh đó, cây măng tây còn chứa các chất có hoạt tính sinh học như nhóm flavonoids, các hợp chất gốc phenol, chlorophyll,… (Fuentes-Alventosa et al., 2013) có nhiều hoạt tính sinh học như hoạt tính chống oxy hóa (Fadda et al., 2018), chống ung thư (Sullivan et al., 2017), tăng đào thải mỡ (Kahlon et al., 2007) nên trong quá trình trích ly đòi hỏi phải sử dụng những phương pháp mang lại hiệu quả nhất. Hiệu quả trích ly phụ thuộc vào nhiều điều kiện, đặc biệt là nhiệt độ, nồng độ sử dụng và thời gian trích ly. Do vậy việc trích ly các phụ phẩm từ cây măng tây để thu nhận các chất có hoạt tính sinh học phục vụ sản xuất, chế biến sản phẩm khác có giá trị là rất cần thiết trong xã hội đồng thời sử dụng triệt để nguồn nguyên liệu măng tây.Từ những vấn đề trên, đề tài “ Tối ưu hóa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình trích ly hợp chất sinh học trong măng tây” được thực hiện để tìm ra các hoạt chât sinh học có lợi cho con người.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu này nhằm thu nhận được các hợp chất sinh học được chiết xuất từ măng tây, tạo ra sản phẩm có giá trị y học, giúp cải thiện sức khỏe con người và đồng thời nâng cao giá trị kinh tế của măng tây. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/nước trong quá trình trích ly đến hàm lượng của các hợp chất sinh học trong măng tây. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình trích ly đến hàm lượng của các hợp chất sinh học trong măng tây. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trong quá trình trích ly đến hàm lượng của các hợp chất sinh học trong măng tây.
Tối ưu hóa quá trình trích ly bằng phương pháp đáp ứng bề mặt với mô hình nhiều nhân tố. Thử nghiệm nước uống từ măng tây. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Nâng cao giá trị thương phẩm của măng tây Tạo điều kiện thuận lợi cho các thí nghiệm, nghiên cứu về sau. Làm tài liệu tham khảo cho sinh viên trong ngành công nghệ thực phẩm.
2 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 2. Nguyên liệu măng tây 2.1 Giới thiệu về măng tây và phân bố Măng tây là loại cây thảo lâu năm, có nguồn gốc từ phía đông Địa Trung Hải và Tiểu Á và đã được trồng trong hơn 2000 năm, có khoảng hơn 60 quốc gia trên thế giới trồng măng tây bao gồm Hoa Kỳ, Ý, Hà Lan, Canada, Đức và các nước phát triển phương Tây khác. Hiện nay, sản xuất, nghiên cứu khoa học và phát triển măng tây đã mở rộng từ các nước phát triển sang các nước đang phát triển, và Trung Quốc đã trở thành một trong những điểm đến chính.
Peru là nước xuất khẩu măng tây hàng đầu thế giới (Schwarz & Mathijs, 2017) có 2/3 thị phần với Trung Quốc. Ở Việt Nam, măng tây được trồng phổ biến ở đồng bằng sông Cửu Long, nhiều nhất là Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Thuận, An Giang. Theo (USDA, 2010), măng tây được sắp xếp và phân lớp như sau: Tên khoa học: Asparagus officinalis Loài: A.officinalis Chi: Asparagus Họ: Asparagace Bộ (Ordo): Asparagales Bộ Măng Tây: Asparagales Lớp: Liliopsida Ngành: Magnoliophyta Giới: Plantae Hình 1: Măng tây xanh (Nguồn: Dũng Hà ) 3 Măng tây có thể được phân loại đơn giản thành măng tây xanh, măng tây trắng, măng tây xanh tím. Trong đó Măng tây xanh: là một loại cây trồng với mục đích thu hoạch lấy chồi măng non làm rau thực phẩm dinh dưỡng cao cấp, đã được du nhập vào nước ta.
Để duy trì và phát triển thêm sản lượng đang cung cấp cho thị trường xuất khẩu trên thế giới, măng tây đang được tiếp tục mở rộng thêm diện tích trồng cây trên đất mới mỗi năm để luân phiên trẻ hóa. Măng tây trắng: thực ra là một dạng của măng tây xanh được trồng ở Úc, sự khác nhau là măng tây trắng được trồng trong bóng tối. Khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời đầu tiên chúng sẽ chuyển sang màu hồng và sau đó là màu xanh quen thuộc. măng tây trắng có một nguồn cung hạn chế và các chi phí sản xuất cao, măng tây trắng có chất lượng cao nên được người tiêu dùng ưa chuộng, cho năng suất thu hoạch cao hơn.
Măng tây tím là dạng khác của măng tây xanh và trắng. Màu tím xuất phát từ mức độ cao của anthocyanin trong các đọt, có hàm lượng chất xơ thấp hơn so với măng tây trắng, xanh, làm cho nó mềm hơn và toàn bộ đọt có thể ăn từ gốc đến ngọn Măng tây trắng Măng tây xanh Măng tây tím Hình 2: Phân loại măng tây (Nguồn: Farmtech) 2. Mô tả thực vật Măng tây thuộc cây trồng lâu năm, dạng bụi, thân thảo mọc ngầm trong đất, thường gọi là thân rễ. Thân rễ dày, mang nhiều rễ dài, đường kính 5-6mm, màu nâu sáng, xốp.
Các thân đứng mọc trong không khí lởm chởm những vết 4 sẹo của những nhánh đã rụng. Các thân khi sinh này mang những vòng cành biến đổi thành lá hình kim. Lá thật tiêu giảm. Cây có hoa đơn tính khác gốc.
Có khoảng một nửa số cây mang hoa đực, một nửa mang hoa cái. Hoa có màu vàng hoặc lục nhạt. Quả mọng, ba ngăn, khi chín có màu đỏ. Mỗi ngăn có 1 - 2 hạt màu đen, vỏ hạt rất cứng.
Hình 3: Cấu tạo măng tây (Nguồn:CsvBibra, 2007) Hạt măng tây có thể nảy mầm ở nhiệt độ 200C nhưng thích hợp là 250C và đây cũng là nhiệt độ trung bình cần thiết cho cây phát triển. Ngay sau khi hạt nảy mầm, rễ chính rất ngắn bị chết. Thay vào đó là một rễ trụ thẳng đứng được tạo thành và các rễ khác mọc ngang từ rễ trụ này. Sau đó ở khoảng cách gần mặt đất, trên các đốt của rễ trụ hình thành các thân mầm mới - được gọi là măng.
Măng là nơi tập trung các chất dinh dưỡng của cây khi còn non. Măng được thu hoạch trong nhiều năm (8 - 10 năm) nhưng sản lượng lớn thường tập trung ở các năm thứ 3 - thứ 5. Sang năm thứ 7 - 8, khi năng suất và chất lượng giảm thì cần phá đi để trồng mới. Các cây hoa đực hình thành rất nhiều mầm và sống lâu hơn, cho sản lượng măng cao hơn cây hoa cái khoảng 25% nhưng chất lượng kém hơn.
Trước khi nhú khỏi mặt đất, măng có màu trắng, mềm, khi mọc cao khỏi mặt đất chúng ngả màu xanh và phát sinh cành có thể dài tới 2m. Măng tây là cây ưa sáng. Vì vậy, nếu trồng măng ở nơi bị che lợp thì hiệu suất quang hợp thấp, cây sinh sản kém, năng suất măng sẽ giảm. Ngoài ra, măng tây rất mẫn cảm với đất trồng, đất phải có độ phì nhiêu cao, tơi xốp.
giàu mùn, pH= 6 – 7, độ ẩm đất từ 65-70% 5 Khi thu hái, măng tươi chứa nhiều nước, và khá ngọt (lượng đường có thể lên đến 4%). Một khi đã hái, các hoạt động sinh học trong măng vẫn tiếp diễn và tiêu thụ đường rất nhanh. Vị măng kém đi, nước ngọt mất dần để măng trở thành sơ, băt đầu từ phần gốc, các sự biến đổi này diễn ra nhanh chóng, ngay trong vòng 24 giờ từ khi măng được cắt hái, nhiệt độ và ánh sáng làm nhanh thêm tiến trình. Bảng 1: Hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng chung trong các phần khác nhau của măng tây xanh Thành phần Đầu mềm Thân mềm Thân già Lá (%TL) (%TL) (%TL) (%TL) Độ ẩm 88,77 93,58 91,01 67,14 Protein 35,8 31,3 15,9 21,8 Béo thô 2,3 2,2 1,0 7,4 Sợi thô 0,6 0,3 1,8 1,4 Đường tổng 7,3 19,2 5,7 5,9 Giảm lượng đường 2,9 17,4 5,5 5,5 “Nguồn: Guan et al.3 Thành phần hóa học Măng tây là loại rau giàu dinh dưỡng, chứa nhiều dưỡng chất tốt cho sức khỏe người dùng.
Theo cơ sở dữ liệu của USDA Nutrient, giá trị dinh dưỡng trên 100 g măng tây Ngoài ra, măng tây xanh rất giàu các nguyên tố khoáng bao gồm K (4%), Ca (2%), Zn (6%) và Mg (14%). Hàm lượng selen hữu cơ trong măng tây có thể lên đến 0,56 mg / kg, cao hơn nhiều so với trong thịt lợn, trứng và các loại rau khác, thậm chí có thể so sánh với nấm (Guan et al. Li et al. (2011) chỉ ra rằng thành phần protein của măng tây chứa tất cả các loại axit amin thiết yếu với tỷ lệ thích hợp, không có sự khác biệt đáng kể nào được quan sát thấy giữa các loại măng tây ở các kích cỡ khác nhau, nhưng măng tây xanh có chứa các thành phần dinh dưỡng tương đối cao hơn măng tây trắng ngoại trừ RS (giảm đường) (Zhang et al.
Ngoài ra, theo Jimesnez-Sanschez et al. (2016) đã xác định được 94 hợp chất khác nhau từ măng tây bao gồm acid hữu cơ, acid amin, peptit và dẫn xuất, polyphenol, quá trình oxy hóa lipid và những chất khác. 6 Bảng 2: Thành phần hóa học của măng tây trong 100g.