Trích Ly Hợp Chất Sinh Học Từ Vỏ Mãng Cầu Ta Và Ứng Dụng Trong Thực Phẩm

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về polyphenol

1.2. Phân loại polyphenol

1.3. Hoạt tính sinh học của polyphenol

1.4. Tổng quan về mãng cầu ta

1.5. Hoạt tính sinh học mãng cầu

1.6. Một số nghiên cứu về mãng cầu ta trong và ngoài nước

2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nguyên liệu và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

2.2. Hóa chất và thiết bị

2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm

2.4. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa

2.5. Trích ly vỏ mãng cầu ta có hỗ trợ enzyme (pectinase, cellulase, hỗn hợp pectinase/cellulase) với dung môi nước

2.6. Trích ly vỏ mãng cầu ta bằng phương pháp khuấy từ

2.7. Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học có hỗ trợ vi sóng

2.8. Sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu, xác định tính chất hóa lý bột sấy phun

2.9. Xây dựng mô hình dự đoán thời hạn (shelf-life) bảo quản dịch chiết, bột sấy phun

2.10. Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn và nồng độ ức chế tối thiểu của dịch chiết và bột sấy phun dịch chiết vỏ quả mãng cầu ta

2.11. Đánh giá tính an toàn dịch chiết vỏ mãng cầu

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến TPC và TEAC của vỏ mãng cầu ta

3.2. Khảo sát quá trình trích ly polyphenol từ vỏ mãng cầu với sự hỗ trợ của enzyme với dung môi nước

3.3. Ảnh hưởng tỷ lệ enzyme pectinase/cellulase

3.4. Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi

3.5. Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly

3.6. Khảo sát ảnh hưởng pH

3.7. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzyme

3.8. Khảo sát quá trình trích ly có hỗ trợ khuấy từ với dung môi ethanol

3.9. Ảnh hưởng thời gian trích ly

3.10. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ethanol

3.11. Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi

3.12. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ

3.13. Khảo sát quá trình trích ly có hỗ trợ vi sóng

3.14. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ethanol

3.15. Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi

3.16. Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly

3.17. Khảo sát ảnh hưởng công suất trích ly

3.18. Tối ưu hóa trích ly TPC, TEAC từ vỏ mãng cầu ta có hỗ trợ vi sóng

3.19. Tính chất hóa lý bột sấy phun vỏ mãng cầu ta với chất mang khác nhau

3.19.1. Độ ẩm, TPC, TEAC của bột sấy phun với gum arabic và maltodextrin

3.19.2. Độ màu, hiệu suất thu hồi bột sấy phun từ vỏ mãng cầu ta

3.19.3. Tỷ trọng, độ hút ẩm, độ hòa tan và góc nghỉ của bột sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu ta

3.19.4. Đặc điểm hình dạng và kích thước phân bố hạt của bột sấy phun

3.20. Xây dựng mô hình dự đoán thời gian bảo quản (shelf-life) dịch chiết và bột sấy phun dịch chiết vỏ quả mãng cầu ta

3.20.1. Xây dựng mô hình dự đoán thời gian bảo quản dịch chiết vỏ mãng cầu ta

3.20.2. Xây dựng mô hình shelf – life (mô hình dự đoán thời gian bảo quản) cho bột sấy phun GA 10%

3.21. Định tính các hợp chất có hoạt tính sinh học, đánh giá khả năng kháng khuẩn cao chiết và bột sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu ta

3.21.1. Định tính các hợp chất có hoạt tính sinh học

3.21.2. Đánh giá khả năng kháng khuẩn và nồng độ ức chế tối thiểu của cao chiết và bột sấy phun vỏ mãng cầu ta

3.22. Ứng dụng dịch chiết trong bảo quản tôm thẻ chân trắng ở điều kiện lạnh

3.22.1. Ảnh hưởng nồng độ polyphenol dịch chiết đến khối lượng tôm

3.22.2. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến giá trị pH

3.22.3. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến chỉ số PV

3.22.4. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến chỉ số TVB–N

3.22.5. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến chỉ số TBARs

3.22.6. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến giá trị màu sắc

3.22.7. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến cấu trúc theo thời gian bảo quản

3.23. Đánh giá tính an toàn dịch chiết vỏ mãng cầu ta và ứng dụng dịch chiết vỏ mãng cầu ta trong điều trị viêm khớp dạng thấp ở chuột

3.23.1. Đánh giá tính an toàn dịch chiết vỏ mãng cầu ta

3.23.2. Ứng dụng dịch chiết vỏ mãng cầu ta trong điều trị viêm khớp dạng thấp ở chuột

4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Vỏ Mãng Cầu Ta Nguồn Hợp Chất Sinh Học Tiềm Năng 55 Ký Tự

Vỏ mãng cầu ta (Annona squamosa L.) từ lâu đã được biết đến trong y học cổ truyền với nhiều đặc tính quý giá. Nghiên cứu hiện đại đang ngày càng chứng minh tiềm năng to lớn của nó như một nguồn cung cấp dồi dào các hợp chất sinh học, đặc biệt là polyphenol. Các hợp chất này không chỉ có hoạt tính kháng oxy hóa mạnh mẽ mà còn thể hiện khả năng kháng khuẩn, kháng viêm và thậm chí là hỗ trợ điều trị một số bệnh mãn tính. Việc trích ly và ứng dụng các hợp chất này trong thực phẩm mở ra nhiều cơ hội để tạo ra các sản phẩm giá trị gia tăng, góp phần nâng cao sức khỏe cộng đồng. Tuy nhiên, để khai thác tối đa tiềm năng này, cần có các nghiên cứu chuyên sâu về phương pháp trích ly hiệu quả, đánh giá tính an toàn và ứng dụng phù hợp trong thực phẩm. Luận án của Nguyễn Thị Trang (2023) đã đi sâu vào vấn đề này, mở ra hướng đi đầy hứa hẹn.

1.1. Tổng quan về Thành phần Hóa học của Vỏ Mãng Cầu Ta

Vỏ mãng cầu ta chứa nhiều thành phần hóa học có hoạt tính sinh học, bao gồm alkaloids, flavonoids, acetogenins và đặc biệt là polyphenol. Các polyphenol này bao gồm các axit phenolic, flavonols, và các tannin. Các hợp chất này có cấu trúc hóa học phức tạp và có khả năng hoạt động như các chất kháng oxy hóa, kháng viêm và kháng khuẩn. Theo Nguyễn Thị Trang, việc xác định và định lượng chính xác các thành phần hóa học này là bước quan trọng để đánh giá chất lượng và tiềm năng ứng dụng của vỏ mãng cầu ta. Thành phần và hàm lượng các hợp chất này có thể thay đổi tùy thuộc vào giống mãng cầu, điều kiện trồng trọt và phương pháp bảo quản.

1.2. Tiềm năng Ứng dụng của Vỏ Mãng Cầu trong Y Học Cổ Truyền

Trong y học cổ truyền, vỏ mãng cầu ta được sử dụng rộng rãi để điều trị nhiều loại bệnh, từ các vấn đề tiêu hóa đến các bệnh ngoài da. Người ta tin rằng vỏ mãng cầu có tác dụng kháng viêm, giảm đau và hạ sốt. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để điều trị bệnh giun sán và các bệnh nhiễm trùng khác. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hầu hết các ứng dụng này dựa trên kinh nghiệm dân gian và chưa được chứng minh đầy đủ bằng các nghiên cứu khoa học. Do đó, việc nghiên cứu và xác nhận các tác dụng này là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả khi sử dụng.

II. Thách Thức Trích Ly Hợp Chất Sinh Học từ Vỏ Mãng Cầu 60 Ký Tự

Quá trình trích ly hợp chất sinh học từ vỏ mãng cầu ta đối diện với nhiều thách thức. Hiệu suất trích ly có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như lựa chọn dung môi, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, thời gian và nhiệt độ trích ly. Bên cạnh đó, các hợp chất polyphenol thường không ổn định và dễ bị phân hủy trong quá trình trích ly và bảo quản. Do đó, cần phải tối ưu hóa các điều kiện trích ly để đạt được hiệu suất cao nhất mà vẫn giữ được hoạt tính sinh học của các hợp chất. Việc sử dụng các kỹ thuật trích ly tiên tiến như trích ly hỗ trợ vi sóng (MAE) hoặc trích ly enzyme có thể giúp cải thiện hiệu suất và giảm thiểu sự phân hủy các hợp chất.

2.1. Ảnh Hưởng của Dung Môi Trích Ly Đến Hiệu Suất và Độ Tinh Khiết

Dung môi đóng vai trò quan trọng trong quá trình trích ly. Lựa chọn dung môi phù hợp sẽ giúp hòa tan chọn lọc các hợp chất mong muốn và loại bỏ các tạp chất. Các dung môi thường được sử dụng bao gồm nước, ethanol, methanol và acetone. Mỗi dung môi có một độ phân cực khác nhau và sẽ hòa tan các hợp chất có độ phân cực tương ứng. Ví dụ, ethanol thường được sử dụng để trích ly các polyphenol vì nó có khả năng hòa tan tốt cả các hợp chất phân cực và không phân cực. Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Trang, nồng độ ethanol tối ưu là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly.

2.2. Tối Ưu Hóa Các Yếu Tố Quá Trình Trích Ly Thời Gian Nhiệt Độ

Thời gian và nhiệt độ trích ly cũng là những yếu tố quan trọng cần được tối ưu hóa. Thời gian trích ly quá ngắn có thể không đủ để hòa tan hết các hợp chất, trong khi thời gian quá dài có thể dẫn đến sự phân hủy các hợp chất. Tương tự, nhiệt độ trích ly quá cao có thể gây ra sự phân hủy, trong khi nhiệt độ quá thấp có thể làm giảm độ hòa tan. Việc tối ưu hóa các yếu tố này cần được thực hiện thông qua các thí nghiệm có kiểm soát để xác định các điều kiện tốt nhất cho từng loại hợp chất.

III. Phương Pháp Trích Ly Hỗ Trợ Vi Sóng Giải Pháp Ưu Việt 59 Ký Tự

Trích ly hỗ trợ vi sóng (MAE) là một kỹ thuật trích ly tiên tiến sử dụng năng lượng vi sóng để gia nhiệt dung môi và tăng tốc quá trình trích ly. MAE có nhiều ưu điểm so với các phương pháp trích ly truyền thống, bao gồm thời gian trích ly ngắn hơn, hiệu suất trích ly cao hơn và tiêu thụ dung môi ít hơn. Ngoài ra, MAE còn có khả năng trích ly chọn lọc các hợp chất mong muốn và giảm thiểu sự phân hủy các hợp chất nhạy cảm với nhiệt. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Trang đã chứng minh hiệu quả của MAE trong việc trích ly polyphenol từ vỏ mãng cầu ta.

3.1. Ưu Điểm và Nhược Điểm của Phương Pháp MAE so với Truyền Thống

So với các phương pháp trích ly truyền thống như khuấy từ hoặc chiết Soxhlet, MAE có nhiều ưu điểm vượt trội. Thời gian trích ly thường chỉ mất vài phút so với hàng giờ. Hiệu suất trích ly cũng cao hơn đáng kể do năng lượng vi sóng giúp phá vỡ tế bào thực vật và giải phóng các hợp chất. Tuy nhiên, MAE cũng có một số nhược điểm. Chi phí đầu tư thiết bị ban đầu cao hơn, và cần có sự kiểm soát chặt chẽ các thông số như công suất vi sóng và nhiệt độ để tránh gây cháy mẫu hoặc phân hủy các hợp chất.

3.2. Tối Ưu Hóa Các Thông Số Quan Trọng Trong Quá Trình MAE

Các thông số quan trọng cần được tối ưu hóa trong quá trình MAE bao gồm nồng độ dung môi, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, thời gian trích ly và công suất vi sóng. Nồng độ dung môi ảnh hưởng đến độ hòa tan của các hợp chất. Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ảnh hưởng đến sự khuếch tán. Thời gian trích ly ảnh hưởng đến sự hoàn tất quá trình trích ly. Công suất vi sóng ảnh hưởng đến tốc độ gia nhiệt và hiệu suất trích ly. Việc tối ưu hóa các thông số này thường được thực hiện bằng các phương pháp thống kê như thiết kế thí nghiệm (DOE) và phân tích hồi quy.

IV. Ứng Dụng Dịch Chiết Vỏ Mãng Cầu Ta trong Bảo Quản Tôm 58 Ký Tự

Dịch chiết vỏ mãng cầu ta có tiềm năng lớn trong việc bảo quản thực phẩm, đặc biệt là các sản phẩm thủy sản dễ bị hư hỏng như tôm. Các hợp chất kháng oxy hóa và kháng khuẩn trong dịch chiết có thể giúp ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng và làm chậm quá trình oxy hóa lipid, từ đó kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng của tôm. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Trang đã chứng minh rằng việc sử dụng dịch chiết vỏ mãng cầu ta kết hợp với chitosan có thể cải thiện đáng kể thời gian bảo quản tôm thẻ chân trắng ở điều kiện lạnh.

4.1. Cơ Chế Kháng Khuẩn và Kháng Oxy Hóa của Dịch Chiết

Cơ chế kháng khuẩn của dịch chiết vỏ mãng cầu ta có thể liên quan đến khả năng phá vỡ màng tế bào vi khuẩn hoặc ức chế các enzyme quan trọng trong quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Cơ chế kháng oxy hóa liên quan đến khả năng trung hòa các gốc tự do và ngăn chặn quá trình oxy hóa lipid. Các polyphenol trong dịch chiết đóng vai trò quan trọng trong cả hai cơ chế này.

4.2. Hiệu Quả Bảo Quản Tôm Thẻ Chân Trắng ở Điều Kiện Lạnh

Nghiên cứu của Nguyễn Thị Trang cho thấy rằng việc nhúng tôm thẻ chân trắng vào dung dịch chitosan có bổ sung dịch chiết mãng cầu với hàm lượng polyphenol 300 mg GAE/l và bảo quản ở 4°C giúp giảm thiểu sự giảm khối lượng tôm, ức chế sự gia tăng chỉ số PV (peroxide value), chỉ số TBARs (thiobarbituric acid reactive substances) và tổng hàm lượng nitơ bay hơi TVB-N, đồng thời giữ được màu sắc và cấu trúc tốt hơn so với các mẫu đối chứng. Điều này chứng tỏ hiệu quả của dịch chiết trong việc kéo dài thời gian bảo quản tôm.

4.3. Tiềm Năng Ứng Dụng Rộng Rãi trong Các Sản Phẩm Thực Phẩm Khác

Ngoài bảo quản tôm, dịch chiết vỏ mãng cầu ta còn có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong việc bảo quản các sản phẩm thực phẩm khác như thịt, cá, rau quả và các sản phẩm chế biến. Việc sử dụng các chất kháng oxy hóa và kháng khuẩn tự nhiên từ thực vật như vỏ mãng cầu ta là một xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng về các sản phẩm an toàn, lành mạnh và có thời gian bảo quản kéo dài.

V. Bột Sấy Phun Vỏ Mãng Cầu Tối Ưu Hóa Hoạt Tính Sinh Học 57 Ký Tự

Để bảo quản và sử dụng dịch chiết vỏ mãng cầu ta dễ dàng hơn, kỹ thuật sấy phun được áp dụng để tạo ra bột sấy phun. Quá trình sấy phun giúp loại bỏ nước và tạo ra sản phẩm bột khô có độ ổn định cao hơn và dễ dàng hòa tan khi sử dụng. Lựa chọn chất mang phù hợp là yếu tố quan trọng để bảo vệ các hợp chất sinh học trong quá trình sấy phun và bảo quản. Các chất mang thường được sử dụng bao gồm gum arabic và maltodextrin. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Trang đã đánh giá hiệu quả của các chất mang khác nhau trong việc bảo vệ polyphenol và duy trì hoạt tính kháng oxy hóa của bột sấy phun.

5.1. So Sánh Ưu Nhược Điểm của Gum Arabic và Maltodextrin

Gum arabic có khả năng tạo màng tốt và bảo vệ các hợp chất sinh học khỏi sự oxy hóa. Tuy nhiên, nó có độ nhớt cao và có thể gây khó khăn trong quá trình sấy phun. Maltodextrin có độ nhớt thấp hơn và dễ dàng sấy phun hơn, nhưng khả năng bảo vệ các hợp chất sinh học có thể kém hơn so với gum arabic. Việc lựa chọn chất mang phù hợp phụ thuộc vào tính chất của dịch chiết và yêu cầu về chất lượng của sản phẩm bột sấy phun.

5.2. Ảnh Hưởng của Nồng Độ Chất Mang Đến Chất Lượng Bột Sấy Phun

Nồng độ chất mang cũng ảnh hưởng đến chất lượng của bột sấy phun. Nồng độ quá thấp có thể không đủ để bảo vệ các hợp chất sinh học, trong khi nồng độ quá cao có thể làm giảm độ hòa tan và ảnh hưởng đến các tính chất khác của bột. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Trang cho thấy rằng nồng độ gum arabic 10% là phù hợp để thu được bột sấy phun có hàm lượng polyphenol cao và độ ổn định tốt.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Ứng Dụng Vỏ Mãng Cầu Ta 55 Ký Tự

Nghiên cứu của Nguyễn Thị Trang đã cung cấp những thông tin quan trọng về việc trích ly và ứng dụng các hợp chất sinh học từ vỏ mãng cầu ta. Kết quả nghiên cứu cho thấy vỏ mãng cầu ta là một nguồn tiềm năng các hợp chất kháng oxy hóa và kháng khuẩn có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong bảo quản thực phẩm và sản xuất thực phẩm chức năng. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn về tính an toàn và hiệu quả của các sản phẩm từ vỏ mãng cầu ta trước khi đưa vào ứng dụng rộng rãi.

6.1. Tổng Kết Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính và Đóng Góp Mới

Nghiên cứu đã thành công trong việc tối ưu hóa quy trình trích ly polyphenol từ vỏ mãng cầu ta bằng phương pháp hỗ trợ vi sóng (MAE). Xác định được nồng độ gum arabic tối ưu cho quá trình sấy phun. Chứng minh được hiệu quả của dịch chiết vỏ mãng cầu trong việc bảo quản tôm thẻ chân trắng. Đánh giá được tính an toàn của dịch chiết và tiềm năng ứng dụng trong điều trị viêm khớp dạng thấp. Những đóng góp này mở ra hướng đi mới cho việc khai thác và sử dụng vỏ mãng cầu ta, góp phần giảm thiểu lãng phí phụ phẩm nông nghiệp.

6.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo và Triển Vọng Ứng Dụng

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phân lập và xác định chính xác các hợp chất có hoạt tính sinh học cụ thể trong vỏ mãng cầu ta. Đánh giá tác dụng hiệp đồng giữa các hợp chất này. Nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác dụng kháng khuẩn và kháng oxy hóa. Thử nghiệm ứng dụng trong các sản phẩm thực phẩm khác như thịt, cá, rau quả và các sản phẩm chế biến. Đánh giá tính an toàn và hiệu quả trên người. Phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng từ vỏ mãng cầu ta.

Trích Ly Các Hợp Chất Có Hoạt Tính Sinh Học Từ Vỏ Mãng Cầu Ta (Annona Squamosa L.) Và Ứng Dụng Trong Thực Phẩm