Trích ly Polyphenol vỏ đậu xanh: Giữ màu thịt tự nhiên - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

PHIẾU ĐÁNH GIÁ

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

2. Mục tiêu của đồ án

3. Nội dung đồ án

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.2. Giới thiệu về cây đậu xanh

1.2.1. Đặc điểm của cây đậu xanh

1.2.2. Phân bố sinh thái của cây đậu xanh

1.3. Giới thiệu về hạt đậu xanh

1.4. Tổng quan về polyphenol

1.4.1. Giới thiệu về polyphenol

1.4.2. Các loại polyphenol có trong đậu xanh

1.4.3. Phân loại polyphenol

1.5. Tổng quan về chống oxy hóa

1.5.1. Giới thiệu về gốc tự do

1.5.2. Khả năng chống oxy hóa của polyphenol

1.6. Tổng quang về phương pháp trích ly

1.6.1. Phương pháp trích ly cổ điển

1.6.2. Phương pháp trích ly hiện đại

1.7. Tổng quang về thịt đỏ

1.7.1. Giới thiệu về thịt đỏ

1.7.2. Nguyên nhân gây hư hỏng và các phương án bảo quản

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

2.1. Phương pháp nghiên cứu

2.2. Nội dung nghiên cứu

2.3. Các phương pháp phân tích dung trong nghiên cứu

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

3.1. Kết quả hàml lượng độ ẩm, hàm lượng chất khô của vỏ đậu xanh

3.2. Kết quả khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình trích ly polyphenol từ vỏ đậu xanh

3.3. Kết quả xác định bước sóng hấp thụ cực đại

3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dung môi ethanol/nguyên liệu đến khả năng trích ly polyphenol trong vỏ đậu xanh

3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly polyphenol trong vỏ đậu xanh

3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng trích ly polyphenol trong vỏ đậu xanh

3.7. Xây dựng mối quan hệ giữa các điều kiện trích ly đến các hai hàm mục tiêu

3.7.1. Hàm lượng phenolic

3.7.2. Hoạt tính ức chế gốc tự do DPPH

3.8. Xây dựng và giải các bài toán tối ưu một mục tiêu

3.8.1. Bài toán tối ưu một mục tiêu với hàm mục tiêu là hàm lượng polyphenol (mgGAE/g bột)

3.8.2. Bài toán tối ưu một mục tiêu với hàm mục tiêu là IC50 (ppm)

3.9. Xây dựng và giải bài toán tối ưu đa mục tiêu

3.10. Thực nghiệm kiểm chứng nghiệm tối ưu

4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG VÀ KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới Thiệu Trích Ly Polyphenol Vỏ Đậu Xanh Tiềm Năng Lớn

Từ lâu, thực vật đã được coi là nguồn dược liệu quý giá. Chúng được sử dụng như thực phẩm, thảo mộc hoặc thuốc trong điều trị đông y. Thực vật chứa nhiều hợp chất mang lại lợi ích sức khỏe, đặc biệt là nhóm chống oxy hóa polyphenol. Hiện nay, nhiều nghiên cứu chỉ rõ chức năng và giá trị của polyphenol. Tuy nhiên, ở Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng polyphenol vào thực phẩm chưa được quan tâm đúng mức. Polyphenol không chỉ kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm mà còn có tác động tích cực đến sức khỏe, phòng ngừa các bệnh tim mạch, ung thư. Đậu xanh, đặc biệt vỏ đậu xanh, là nguồn polyphenol tiềm năng. Việc trích ly polyphenol từ vỏ đậu xanh có thể phát triển ở quy mô công nghiệp và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như bảo quản, làm đẹp, sức khỏe. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa điều kiện trích ly polyphenol từ vỏ đậu xanh (Phaseolus aureus) và ứng dụng khả năng giữ màu của polyphenol cho sản phẩm thịt heo và thịt bò. Mục tiêu là tìm ra điều kiện tối ưu để trích ly polyphenol sao cho hàm lượng polyphenol cao nhất và có hoạt tính mạnh nhất để ứng dụng vào việc giữ màu cho thịt heo và thịt bò. Đưa ra minh chứng về khả năng khử gốc tự do DPPH của polyphenol từ đậu xanh giúp người đọc thấy được tác dụng của polyphenol từ đậu xanh trong việc tiêu diệt gốc tự do và còn trong bảo quản.

1.1. Tổng Quan về Polyphenol và Hoạt Tính Chống Oxy Hóa

Polyphenol là hợp chất chống oxy hóa phong phú trong chế độ ăn hằng ngày, có nhiều trong rau quả, trái cây, các loại đậu. Các hợp chất phenolic là những chất chuyển hóa trung gian phổ biến nhất trong giới thực vật. Các hợp chất này có cấu trúc chung bao gồm một vòng benzen thơm với một hoặc nhiều nhóm thế hydroxyl. Trong cơ thể thực vật, phenolics đóng một vai trò trong sự phát triển, sinh sản và trong các phản ứng phòng vệ khác nhau của thực vật nhằm bảo vệ chống lại các tác động bên ngoài như tia UV hoặc đe dọa sinh học như động vật ăn thịt và các tác nhân gây bệnh tấn công. Đa số các hợp chất phenolic đã được công bố có nhiều hoạt tính sinh học, bao gồm cả khả năng bảo vệ tim mạch , chống viêm , chống ung thư , kháng virus và kháng khuẩn do các hợp chất này chủ yếu đóng vai trò là chất chống oxy hóa và ức chế sự hoạt hóa của gốc tự do.

1.2. Đậu Xanh Nguồn Polyphenol Tiềm Năng từ Vỏ Đậu

Lượng polyphenol trong đậu xanh khoảng 36% tập trung chủ yếu trong vỏ hạt, và có hàm lượng flavanol tương đối cao. Tổng lượng phenolics trong đậu xanh cao hơn cả đậu nành và đậu đen. Ngâm hạt trong nước có thể làm giảm 24 – 50% lượng polyphenol, đun sôi trong 30 phút và rang trong 10 phút làm giảm 17% lượng polyphenol. Các hợp chất polyphenol có trong đậu xanh chủ yếu gồm: vitexin, isovitexin. Vỏ đậu xanh chứa 0.8% flavonoid toàn phần, các flavonoid này bao gồm vitexin 95.

II. Thách Thức Duy Trì Màu Tự Nhiên Thịt bằng Polyphenol

Thịt đỏ, nguồn protein và vi chất dinh dưỡng quan trọng, dễ bị hư hỏng do oxy hóa và vi sinh vật. Chất màu myoglobin chịu trách nhiệm cho màu đỏ của thịt, nhưng dễ bị biến đổi trong quá trình gia nhiệt và bảo quản, dẫn đến thịt có màu nâu hoặc xám, không hấp dẫn người tiêu dùng. Các phương pháp bảo quản truyền thống sử dụng chất chống oxy hóa tổng hợp, như BHA và BHT, nhưng có thể gây hại cho sức khỏe. Do đó, việc tìm kiếm các chất bảo quản tự nhiên, an toàn và hiệu quả là cần thiết. Nghiên cứu này khám phá khả năng sử dụng polyphenol trích ly từ vỏ đậu xanh để giữ màu tự nhiên cho thịt, thay thế các chất bảo quản tổng hợp.

2.1. Các Yếu Tố Gây Hư Hỏng Màu Sắc và Chất Lượng Thịt

Chất màu Myoglobin chịu trách nhiệm cho màu đỏ trong thịt sống và bị oxy hóa biến đổi trong quá trình gia nhiệt. Nói chung, myoglobin ở trạng thái sắt bị oxy hóa thành metmyoglobin sắt, kết quả là thịt có màu đỏ nâu. Các quá trình oxy hóa dẫn đến suy thoái lipid và chất đạm (bao gồm cả chất màu) và là một trong những cơ chế cơ bản làm giảm chất lượng cuộc sống của thịt và các sản phẩm từ thịt. Trong các sản phẩm thịt thô, các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa lipid bao gồm thành phần axit béo, các thành phần chống oxy hoá và chất chống oxy hoá nội sinh và các chất phụ gia.

2.2. Chất Bảo Quản Tổng Hợp Rủi Ro và Nhu Cầu Tìm Kiếm Thay Thế

Trong hơn 50 năm, chất chống oxy hoá tổng hợp, như butylated hydroxyanisole, butylated hydroxytoluene (BHT) và gallit propyl, đã được sử dụng để kiểm soát quá trình oxy hóa lipid. Tuy nhiên, tác động gây độc và sự ưa thích của người tiêu dùng đối với các sản phẩm tự nhiên đã làm tăng sự quan tâm đến các chất chống oxy hoá tự nhiên.

III. Phương Pháp Trích Ly Polyphenol Vỏ Đậu Xanh Tối Ưu Quy Trình

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp trích ly bằng dung môi, kết hợp các điều kiện tối ưu để đạt hiệu quả cao nhất. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly được khảo sát và tối ưu hóa bao gồm: nồng độ dung môi ethanol, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ trích ly và thời gian trích ly. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm được sử dụng để giảm số lượng thí nghiệm và tối ưu hóa các điều kiện trích ly. Hàm lượng polyphenol tổng và khả năng ức chế gốc tự do DPPH được sử dụng làm chỉ số đánh giá hiệu quả trích ly.

3.1. Lựa Chọn và Chuẩn Bị Nguyên Liệu Vỏ Đậu Xanh

Đậu xanh được mua trong siêu thị, sau đó lấy phần vỏ đem đi sấy ở nhiệt độ 60oC trong 12 giờ. Cuối cùng đem đi xay thành bột đựng trong lọ thủy tinh cứng.Việc sấy và tiếp xúc với ánh sáng và oxy có thể ảnh hưởng đến thành phần polyphenolic trong nhiều trường hợp; Do đó nên tránh làm khô bằng nhiệt độ cao. Nhiệt độ 60oC hợp chất polyphenol vẫn ổn định.

3.2. Tối Ưu Hóa Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Quá Trình Trích Ly

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly được khảo sát và tối ưu hóa bao gồm: nồng độ dung môi ethanol, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ trích ly và thời gian trích ly. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm được sử dụng để giảm số lượng thí nghiệm và tối ưu hóa các điều kiện trích ly. Hàm lượng polyphenol tổng và khả năng ức chế gốc tự do DPPH được sử dụng làm chỉ số đánh giá hiệu quả trích ly.

3.3. Các phương pháp xác định và đánh giá

Xác định bước sóng cực đại của polyphenol, và gốc tự do DPPH phục vụ cho việc tính toán.Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nước (nồng độ ethanol) để lựa chọn ra nồng độ ethanol thích hợp cho trích ly polyphenol từ vỏ đậu xanh. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu Lựa chọn ra tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu thích hợp nhất cho việc trích ly polyphenol từ vỏ đậu xanh, khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly để Lựa chọn ra nhiệt độ trích ly thích hợp nhất cho việc trích ly polyphenol từ vỏ đậu xanh và khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly để Lựa chọn thời gian trích ly thích hợp nhất cho việc trích ly polyphenol từ vỏ đậu xanh.

IV. Kết Quả Điều Kiện Trích Ly Polyphenol Vỏ Đậu Xanh Tối Ưu Nhất

Kết quả nghiên cứu xác định điều kiện trích ly polyphenol tối ưu từ vỏ đậu xanh như sau: nồng độ ethanol 50%, tỷ lệ ethanol/mẫu bột vỏ đậu xanh là 32.07, nhiệt độ trích ly 74oC, thời gian trích ly 155 phút. Với điều kiện này, thu được 9.29% cao polyphenol, hàm lượng polyphenol tổng 53.98mgGAE/g bột vỏ đậu xanh. Kết quả thực nghiệm thu được gần giống với kết quả tối ưu hóa thực nghiệm.

4.1. Tối Ưu Hóa bằng Phần Mềm và Thực Nghiệm Kiểm Chứng

Sau hi thực hiện thí nghiệm, tiến hành mã hóa và tính toán. Từ kết quả tính toán thu được, thiết lập phương trình hàm mục tiêu là hàm lượng polyphenol (mgGAE/g chất khô) và khả năng khử gốc tự do (độ pha loãng). Sau khi xây dựng được phương trình hồi quy, tiến hành tối ưu hóa từng hàm mục tiêu bằng phần mềm Solver trên Excel.

4.2. Hàm Lượng Polyphenol Tổng và Hoạt Tính Chống Oxy Hóa Cao Nhất

Với điều kiện trích ly tại phòng thí nghiệm, trích ly với dung môi ethanol 50% là tỷ lệ ethanol/mẫu bột vỏ đậu xanh 32,07; nhiệt độ trích ly 74oC; thời gian trích ly 155 phút. Kế tiếp chúng tôi tiến hành thực nghiệm với điều kiện trích ly trên chúng tôi thu 9,29% cao polyphenol, hàm lượng polyphenol tổng 53,98mgGAE/ g bột vỏ đậu xanh.

V. Ứng Dụng Thực Tế Giữ Màu Thịt Tự Nhiên bằng Polyphenol

Chế phẩm cao polyphenol được ứng dụng vào bảo quản sản phẩm thịt heo và thịt bò. Kết quả cho thấy polyphenol từ vỏ đậu xanh có khả năng giữ màu tự nhiên cho thịt, làm chậm quá trình oxy hóa và kéo dài thời gian bảo quản. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc sử dụng các chất bảo quản tự nhiên, an toàn và hiệu quả cho ngành công nghiệp thực phẩm.

5.1. Thử Nghiệm Bảo Quản Thịt Heo và Thịt Bò với Polyphenol

Sau cùng chúng tôi tiến hành ứng dụng chế phẩm cao polyphenol vào bảo quản sản phẩm thịt heo và thịt bò thông qua biến đổi màu sắc của thịt. Việc sử dụng polyphenol trong bảo quản có vai trò quan trọng.

5.2. Đánh Giá Khả Năng Giữ Màu và Kéo Dài Thời Gian Bảo Quản

Sau khi tiến hành các thí nghiệm sẽ đánh giá khả năng giữ màu và kéo dài thời gian bảo quản có hiệu quả. Qua đó, đưa ra đánh giá có nên sử dụng và bảo quản bằng Polyphenol hay không.

VI. Kết Luận Tiềm Năng Ứng Dụng Polyphenol Vỏ Đậu Xanh Rộng Mở

Nghiên cứu này đã thành công trong việc tối ưu hóa điều kiện trích ly polyphenol từ vỏ đậu xanh và chứng minh khả năng ứng dụng của polyphenol trong việc giữ màu tự nhiên cho thịt. Kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi của polyphenol từ vỏ đậu xanh trong các lĩnh vực khác như thực phẩm chức năng, mỹ phẩm, và dược phẩm. Cần có thêm nhiều nghiên cứu để khám phá các ứng dụng khác của polyphenol từ vỏ đậu xanh và phát triển các quy trình sản xuất polyphenol quy mô công nghiệp.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo và Ứng Dụng Mở Rộng

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để khám phá các ứng dụng khác của polyphenol từ vỏ đậu xanh và phát triển các quy trình sản xuất polyphenol quy mô công nghiệp.

6.2. Góp Phần Phát Triển Nguồn Bảo Quản Thực Phẩm Tự Nhiên

Qua nghiên cứu góp phần phát triển nguồn bảo quản thực phẩm tự nhiên, an toàn và hiệu quả cho ngành công nghiệp thực phẩm.

Đồ án: Tối ưu trích ly Polyphenol từ vỏ đậu xanh và ứng dụng giữ màu thịt