So sánh hiệu quả trích ly chất màu betacyanin từ vỏ quả thanh long bằng phương pháp vi sóng và siêu âm

Nghiên cứu này được thực hiện để so sánh hiệu quả trích ly chất màu betacyanin trong vỏ quả thanh long bằng phương pháp vi sóng và siêu âm bằng phương pháp thực nghiệm. Ở cả hai phương pháp này, thời gian (10-110 giây đối với vi sóng; 5-25 phút đối với siêu âm) và mức năng lượng (200W; 400W; 600W đối với vi sóng; 20%, 25%, 30% đối với siêu âm) được khảo sát.

Kỷ yếu hội thảo khoa học – Phân ban công nghệ thực phẩm SO SÁNH HIỆU QUẢ TRÍCH LY CHẤT MÀU BETACYANIN TỪ VỎ QUẢ THANH LONG BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SĨNG VÀ SIÊU ÂM Mạc Xn Hịa1, Trần Thị Cúc Phương1, Nguyễn Lâm Nhu1, Nguyễn Thị Hồng Hạnh1 Khoa Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp thực phẩm Tp Hồ Chí Minh Email: hanhnguyen300995@gmail.com Ngày nhận bài: 15/6/2017; Ngày chấp nhận đăng: 2/7/2017 TÓM TẮT Nghiên cứu thực để so sánh hiệu trích ly chất màu betacyanin vỏ long phương pháp vi sóng siêu âm phương pháp thực nghiệm Ở hai phương pháp này, thời gian (10-110 giây vi sóng; 5-25 phút siêu âm) mức lượng (200W; 400W; 600W vi sóng; 20%, 25%, 30% siêu âm) khảo sát Trong phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng, hiệu trích ly betacyanin cao (0,456 ± 0,004mg/100g) xác định thời gian 30 giây mức lượng 600W Đối với trích ly có hỗ trợ siêu âm, điều kiện trích ly betacyanin tốt (0,409 ± 0,003mg/100g) 10 phút với mức lượng 25% (187,5W) Kết nghiên cứu cho thấy trích ly có hỗ trợ vi sóng làm giảm đến 95% thời gian trích ly so với siêu âm Từ khóa: betacyanin, trích ly có hỗ trợ siêu âm, trích ly có hỗ trợ vi sóng, vỏ long GIỚI THIỆU Thanh long loại trái thuộc họ Cactacae, Caryophyllales ([1], [2]) Nhiều nghiên cứu trái long chín chứa nhiều chất rắn hòa tan, acid hữu cơ, protein chất khống khác như: K, Mg, Ca…[3] Ngồi thành phần kể trên, vỏ long chứa nhiều betacyanin, chất màu tự nhiên việc thu nhận betacyanin từ vỏ long ngày quan tâm nghiên cứu [4] Betacyanin đóng vai trị tạo màu đỏ-tím cho loại hoa Chúng có tác dụng thay chất màu nhân tạo, tạo màu sắc đa dạng cho loại thực phẩm đóng vai trị chất chống oxy hóa Ngồi ra, theo số nghiên cứu trước đây, betacyanin có nhiều củ dền, long ruột đỏ vỏ long (theo Sri Priatni Aulia Pradita (2015)) ([2], [3]) Chất màu đóng vai trị quan trọng mức độ chấp nhận khách hàng Trên thị trường nay, việc sử dụng chất màu nhân tạo ngày giảm mạnh chất độc hại (Chandrasekara cộng 2012) [5] Vì vậy, ngày nay, người tiêu dùng ngày quan tâm đến sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên Đây sản phẩm khoa học chứng minh an toàn sức khỏe người tiêu dùng Với lý nêu trên, xu hướng 190 Mạc Xuân Hòa, Trần Thị Cúc Phương, Nguyễn Lâm Nhu, Nguyễn Thị Hồng Hạnh thay chất màu nhân tạo thành chất màu tự nhiên nhà sản xuất hướng đến giá thành chúng có đắt [2] Để thu nhận chất màu tự nhiên từ thực vật, phương pháp trích ly dung mơi sử dụng Ngồi ra, để nâng cao hiệu q trình trích ly, người ta cịn sử dụng số phương pháp khác để hỗ trợ cho q trình phương pháp vi sóng, phương pháp siêu âm;… Phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng giúp nâng cao hiệu trích ly so với phương pháp trích ly truyền thống vi sóng tác động đến phân tử bên mơi trường trích ly, làm chúng quay cực dịch trích từ từ nóng lên, đồng thời áp suất bên phần tử chất rắn tăng lên Phương pháp số tác giả sử dụng để trích ly hợp chất phenolic số loại trồng (Beejmohun cộng 2007; Proestos Komanitis 2008) ([6], [7]) Gallo cộng (2010) chiết xuất hợp chất phenolic từ lồi có tên: Cinnamomum zeylanicum, Coriandrumsativum, Cuminumcyminum Crocus sativus Họ chứng minh phương pháp làm giảm thời gian trích ly đáng kể [8] Theo nghiên cứu khác Tsubaki cộng (2010) điều tương tự với nguyên liệu bã trà xanh, bã trà o-long bã trà đen ([4], [9]) Phương pháp trích ly siêu âm dùng lượng sóng siêu âm hỗ trợ phá vỡ tế bào để tăng hiệu trích ly Năng lượng siêu âm làm tăng dao động bề mặt, điều làm ảnh hưởng đến lớp ranh giới khuếch tán tạo co dãn bề mặt vật liệu từ ảnh hưởng đến trình truyền khối Nhiều tác giả cho rằng, phương pháp siêu âm phương pháp đầy triển vọng q trình trích ly [10] Trên thực tế, có nhiều nhà nghiên cứu áp dụng phương pháp cho việc trích ly hợp chất phenolic vật liệu khác nhau: hạt nho, olive ([4], [11], [12]) Cho tới chưa có nghiên cứu thực để so sánh hiệu hỗ trợ trích ly betacyanin từ vỏ long hai phương pháp Vì vậy, nghiên cứu tiến hành nhằm khảo sát ảnh hưởng thông số đầu vào so sánh hiệu thu hồi betacyanincủa hai phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng trích ly có hỗ trợ siêu âm VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu Trong nghiên cứu này, nguyên liệudùng để trích ly betacyanin vỏ long ruột trắng (Hylocereus undatus) chín hồn tồn, vỏ khơng bị sâu hay dập nát, mùi tự nhiên khơng bị ung thối có khối lượng trung bình 500g/quả Thanh long có xuất xứ tỉnh Long An Thanh long mua rửa vòi nước để loại bỏ bớt đất cát tách vỏ Vỏ long cắt nhỏ dao, xay khô đồng máy xay Philips, Indonesia, công suất tối đa 600W Mẫu cân 2,00 ± 0,01g cho vào bao ni-lon (tổng cộng 200 mẫu) Tất mẫu dùng xuyên suốt trình nghiên cứu để đảm bảo tính đồng nguyên liệu Trong thời gian thực hiện, mẫu bảo quản lạnh nhiệt độ khoảng 4oC, để nhiệt độ thường trước thí nghiệm 2.2 Phương pháp Mẫu sau rã đông đổ cốc 100ml bổ sung xác 38,00 ± 0,01g nước cất chuẩn bị Bao nylon chứa mẫu tráng lại nhiều lần với lượng nước cất Lúc này, mẫu đem trích ly phương pháp hỗ trợ: vi sóng siêu âm 191 So sánh hiệu trích ly chất màu betacyanin từ vỏ long phương pháp vi sóng siêu âm 2.2.1 Trích ly betacyanin phương phápcó hỗ trợ vi sóng Thiết bị vi sóng sử dụng nghiên cứu lị vi sóng SHARP, Nhật Bản, công suất tối đa 800W Mẫu sau cho nước cất vào (tỷ lệ 1:19g/ml [13]) cho vào lị vi sóng ngay, trích ly mốc thời gian (0, 10, 30, 50, 70, 90, 110 giây) với ba mức công suất 200W, 400W, 600W (Bảng 1) Mẫu sau trích ly làm nguội nước đá, định mức đến 50ml bình định mức đem lọc (sử dụng giấy lọc Whatman số 4) vào bình tam giác 250ml Hiệu trình trích ly xác định thơng qua hàm lượng betacyanin có dịch lọc Ngồi ra, nhiệt độ cuối mẫu ghi nhận mẻ trích ly nhiệt kế thủy tinh 0-100oC Ở điều kiện trích ly, mẫu đối chứng tiến hành song song với mẫu có vi sóng Mẫu đối chứng mẫu khơng vi sóng Bảng Hàm lượng betacyanin (mg/100g) điều kiện xử lý vi sóng khác Thời gian xử lý (giây) Mức lượng (W) 200 400 600 10 30 50 70 90 110 0,294 0,314 0,361 0,388 0,445 0,318 0,271 (0,007) (0,003) (0,007) (0,002) (0,007) (0,006) (0,019) 0,294 0,348 0,387 0,456 0,287 0,255 (0,007) (0,001) (0,004) (0,010) (0,007) (0,007) 0,286 0,373 0,456 0,356 (0,001) (0,001) (0,003) (0,005) 0 0 Giá trị hàm lượng betacyanin (mg/100g) trình bày dạng trung bình (độ lệch chuẩn) Các giá trị đo mẫu có betacyanin bị phân hủy hồn tồn nhiệt độ cao 2.2.2 Trích ly betacyanin phương pháp có hỗ trợ siêu âm Thiết bị siêu âm sử dụng nghiên cứu máy siêu âm Sonics, tần số 20 kHz, công suất cực đại 750W Mẫu sau cho nước cất vào (tỷ lệ 1:19g/ml [13]) cho vào máy siêu âm, trích ly mốc thời gian (0, 5, 10, 15, 20, 25 phút) với ba mức công suất 20%, 25%, 30%, tương ứng 150W, 187,5W, 225W (Bảng 2) Mẫu sau trích ly làm nguội nước đá, định mức đến 50ml bình định mức đem lọc (sử dụng giấy lọc Whatman số 4) vào bình tam giác 250ml Hiệu q trình trích ly xác định thơng qua hàm lượng betacyanin có dịch lọc Ngồi ra, nhiệt độ cuối mẫu ghi nhận mẻ trích ly nhiệt kế thủy tinh 0-100oC Ở điều kiện trích ly, mẫu đối chứng tiến hành song song với mẫu có siêu âm Mẫu đối chứng mẫu không siêu âm 192 Mạc Xuân Hòa, Trần Thị Cúc Phương, Nguyễn Lâm Nhu, Nguyễn Thị Hồng Hạnh Bảng Hàm lượng betacyanin (mg/100g) điều kiện xử lý siêu âm khác Thời gian xử lý (phút) Mức lượng (%) 10 15 20 25 20 0,289 (0,004) 0,305 (0,003) 0,328 (0,003) 0,350 (0,002) 0,378 (0,003) 0,302 (0,012) 25 0,289 (0,001) 0,327 (0,002) 0,409 (0,004) 0,304 (0,006) 0,293 (0,003) 0,280 (0,002) 30 0,287 (0,003) 0,388 (0,003) 0,275 (0,005) 0,262 (0,003) 0,249 (0,001) 0,237 (0,002) Giá trị hàm lượng betacyanin (mg/100g) trình bày dạng trung bình (độ lệch chuẩn) 2.2.3 Phương pháp phân tích hàm lượng betacyanin dịch trích ly sau lọc Dịch lọc bình tam giác đem cân 2g cho vào bình định mức 10ml Độ hấp thu xác định bước sóng 538nm máy quang phổ PhotoLab 6100-VIS (thanh bước sóng: 320 -1100nm) để xác định hàm lượng betacyanin, từ xác định hiệu q trình trích ly Hàm lượng betacyanin (mg/100g) tính thơng qua [2]: Betacyanin (mg/100g) = 𝐴.𝑉.𝐹.𝑀.100 𝜀.𝐿.𝑊 Trong đó: A: Độ hấp thu V: Thể tích bình định mức (10ml) F: Hệ số pha lỗng M: Phân tử lượng betacyanin (550g/mol) 𝜀 = 60000l/mol.cm L: Chiều dày cuvet (1cm) W: Khối lượng (g) 2.2.4 Phương pháp xử lý thống kê Số liệu xử lý phần mềm JMP 10.0 Phương pháp phân tích phương sai chiều (ANOVA, α= 0,05) thực để xác định có khác biệt hay khơng điều kiện trích ly vi sóng siêu âm đến hàm lượng betacyanin Để tìm khác biệt có nghĩa mức lượng thời gian trích ly, ANOVA biến sử dụng với p ≤ 0,05 193 So sánh hiệu trích ly chất màu betacyanin từ vỏ long phương pháp vi sóng siêu âm KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Ảnh hưởng vi sóng lên hiệu trích ly betacyanin từ vỏ long Kết thí nghiệm nhằm để nghiên cứu ảnh hưởng cơng suất thời gian vi sóng lên hiệu trích ly betacyanin từ vỏ long Bảng Kết phân tích phương sai nhân tố ảnh hưởng công suất (W) thời gian (giây) lên hàm lượng betacyanin thu phương pháp vi sóng DF Tổng bình phương Cơng suất (W) Thời gian (giây) Công suất*Thời gian Nguồn F p 0,18353438 2319,026