Nhằm nâng cao giá trị của thanh long trên thị trường và để tận dụng nguồn vỏ phế phẩm, nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá xây dựng qui trình công nghệ sản xuất rượu thanh long có bổ sung thêm vỏ và đánh giá chất lượng thành phẩm.
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học CÁC HỢP CHẤT HĨA HỌC VÀ ĐẶC TÍNH CHỐNG OXY HĨA CỦA RƯỢU VANG LÊN MEN TỪ LOÀI THANH LONG (HYLOCEREUS UNDATUS VÀ HYLOCEREUS POLYRHIZUS) Lê Thị Hà Thanh* Trường Đại học Quốc tế – Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: hathanh.le12@gmail.com TÓM TẮT Thanh long loại trái nhiệt đới phổ biến trồng Việt Nam, nguồn cung cấp chất dinh dưỡng tốt, long có khả cải thiện sức khỏe ngăn ngừa bệnh tật Vỏ long chứa nhiều chất chống oxy hóa tốt cho sức khỏe coi phế phẩm chưa có tận dụng hợp lý Nhằm nâng cao giá trị long thị trường để tận dụng nguồn vỏ phế phẩm, nghiên cứu thực nhằm đánh giá xây dựng qui trình cơng nghệ sản xuất rượu long có bổ sung thêm vỏ đánh giá chất lượng thành phẩm Trong báo cáo này, hai loài long ruột trắng ruột đỏ, tương ứng Hylocereus undatus Hylocereus polyrhizus, sử dụng để nghiên cứu Quá trình lên men thực 20, 25 30oC hàm lượng cồn đạt vào khoảng 10% Các thí nghiệm hoạt tính chống oxy hóa, tổng hàm lượng phenolic, betacyanin vitamin C tiến hành nghiên cứu, kiểm tra nhằm đưa đánh giá loại rượu vang ba nhiệt độ lên men khác Kết cuối cho thấy rượu vang lên men từ loài H polyrhizus chứa nhiều dưỡng chất hóa học sinh học so với loài H undatus Sự bổ sung vỏ trình lên men giúp làm tăng đáng kể giá trị dinh dưỡng khả chống oxy hóa cho sản phẩm Các phân tích 25°C nhiệt độ thích hợp để sản xuất rượu vang với chất lượng cao có hàm lượng chất có hoạt tính sinh học cao Từ khóa: Betacyanins, chất chống oxy hóa, lên men CHEMICAL COMPOUNDS AND ANTIOXIDANT PROPERTIES OF THE WINES PREPARED FROM DRAGON FRUITS (HYLOCEREUS UNDATUS AND HYLOCEREUS POLYRHIZUS) Le Thi Ha Thanh* International University – VNU Ho Chi Minh City * Corresponding Author: hathanh.le12@gmail.com ABSTRACT Dragon fruits have been one of the most common tropical fruits cultivated in Vietnam Being a good source of nutrients, dragon fruit exhibits the ability to improve health and prevent diseases Its fermented beverage is one of the most successful derived products Fermented dragon fruit juice can help increase the amount of health-benefit bioactive compounds such as phytosterols, betacyanin, phenolics and flavonoids present in the juice In this research, two species of dragon fruit, Hylocereus undatus and Hylocereus polyrhizus, were used to make the fermented wines There were four types of wine made in total, the whitefleshed dragon fruit wine, the white-fleshed dragon fruit wine with the inclusion 228 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học of the peel, the red-fleshed dragon fruit wine, and the red-fleshed dragon fruit wine with the inclusion of the peel The fermentation process occurred at 20, 25 and 30oC until the final alcoholic content reached approximately 10% Experiments on antioxidant activity, total phenolic, betacyanin, and vitamin C content were conducted for the evaluation between different types of wines as well as the three fermenting temperatures The final results showed that fermented wines of H polyrhizus species contained higher amount of the nutritional chemicals compounds The inclusion of the peel also helped increase these values when compared to the wines made without it in the same species Keywords: Betacyanins, antioxidants, fermentation TỔNG QUAN Thanh long loài thuộc chi Hylocereus, họ xương rồng (Cactaceae) Thanh long có có nhiều loại phân hóa từ ba lồi bao gồm long ruột trắng vỏ hồng (H undatus), long ruột đỏ vỏ hồng (H polyrhizus), long ruột trắng vỏ vàng (H megalanthus) Ở Việt Nam, có 40 giống long, 95% số thuộc H undatus 5% lại từ H polyrhizus Chúng trồng chủ yếu đồng sông Hồng phần miền Nam Việt Nam Ngoài ra, phế phẩm tiềm long mà tất nghiên cứu khoa học rượu vang long chưa đề cập tới vỏ Vỏ long chiếm khoảng 25% trọng lượng chứa nhiều loại hợp chất hoạt tính sinh học (Lourith & Kanlayavattanakul, 2013) Vỏ long chứa lượng lượng lớn hợp chất phenolic khả chống oxy hóa so với thịt (Ruzlan et al., 2008) Một số nghiên cứu vỏ long có khả chống ung thư tế bào ung thư cao thịt (Wu et al., 2006) Các chất chống oxy hóa vỏ long bao gồm axit chlorogenic, axit galic quercetin (Lourith & Kanlayavattanakul, 2013) Ngoài ra, vỏ long sở hữu màu đỏ hấp dẫn tự nhiên có độ ổn định cao qua xử lý nhiệt hóa chất (Woo et al., 2011) Tuy nhiên, vỏ long có vị đắng khó tiêu thụ trực tiếp Vì vậy, có tiềm lớn việc sử dụng vỏ long thành phần chế biến thực phẩm, chẳng hạn trái làm rượu vang Việc đưa vỏ trái vào sản xuất rượu vang chứng minh mang lại nhiều lợi ích cho rượu vang nho trắng đỏ (Cabaroglu et al., 2006) Sự trao đổi chuyển hóa vỏ nho trình lên men làm tăng hàm lượng phenolic chất chống oxy hóa khác cải thiện đặc tính sinh lý đặc tính giác quan rượu vang NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Nguyên liệu Quả long chín thu mua từ nhà phân phối long Bình Thuận Thành phố Hồ Chí Minh Q trình lên men rượu vang thực theo phương pháp Nguyễn Phước Minh (2014) với môi trường cấy Saccharomyces cerevisiae RV100 tỷ lệ 8x106 tế bào/mL Quá trình lên men thực nhiệt độ nghiên cứu 20, 25 30oC khơng có thay đổi tổng chất rắn hòa tan (oBrix) Phương pháp nghiên cứu Cách phân tích tổng hàm lượng phenolic: Lượng phenolic rượu 229 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 long xác định phương pháp Folin –Ciocalteu dựa báo Jagtap Bapat (2015) với số thay đổi nhỏ Độ hấp thụ đo bước sóng 765 nm máy đo quang phổ Axit gallic 0.02% sử dụng để dựng đường chuẩn kết tính theo đơn vị mg axit gallic (mg GAE) lít đồ uống có cồn (mg GAE/L) Cách phân tích khả chống oxy hóa (phương pháp DPPH): Phương pháp DPPH thực dựa quy trình từ báo Ruzlan đồng tác giả (2008) với số thay đổi nhỏ Độ hấp thụ hỗn hợp đo bước sóng 517 nm máy quang phổ Cách phân tích tổng lượng axit ascorbic: Lượng axit ascorbic xác định quang phổ, sử dụng dung dịch DNPH (Kapur et al., 2012) Độ hấp thụ đo bước sóng 521 nm máy quang phổ Kết thu đơn vị mg axit ascorbic 1L dung dịch mẫu (mg AA/L) Cách phân tích tổng lượng betacyanin: Lượng betacyanin rượu long xác định máy quang phổ cách pha loãng với dung dịch đệm McIlvaine (pH 6.5) đạt độ bão hòa 1.00 ± 0.05 (Herbach et al., 2007) Phân tích thống kê số liệu Phân tích thống kê thực cách sử dụng phần mềm Minitab (phiên 17.3.1) Dữ liệu biểu thị giá trị trung bình độ lệch chuẩn mẫu Phép so sánh Turkey sử dụng để phân tích khác giá trị trung bình với mức ý nghĩa 95% KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Thành phần hóa học tính chất chống oxy hóa nước ép long từ H undatus H polyrhizus Kỷ yếu khoa học Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan từ 11-12 oBrix hàm lượng đường từ 84-94g/L Các giá trị nằm phạm vi báo cáo cho loại nước ép long (Siow & Wong, 2017) Hàm lượng tăng giảm thành phần sau thêm vỏ khác biệt khác biệt thành phần hóa học thịt vỏ Giá trị pH độ axit chuẩn độ nằm khoảng 4.1-4.3 2.7-4.4 g axit malic/L, tương ứng với báo cáo Siow Wong (2017) Đáng ý, việc bổ sung vỏ làm tăng độ pH hai loại hỗn hợp lên men long ruột trắng long ruột đỏ làm tăng độ axit long ruột đỏ số giảm long ruột trắng Điều diện axit chuẩn độ trái cây, ví dụ số axit hữu khơng trao đổi ion hiđrơ chúng với cation kim loại đơn trị (như kali natri) Các đặc tính hóa học khác quan tâm trái hàm lượng khả hoạt động chất chống oxy hóa Trong nghiên cứu này, hàm lượng hợp chất phenolic, betacyanin (sắc tố tìm thấy chi Hylocereus) vitamin C phân tích khả chống oxy hóa đánh giá thơng qua khả trung hịa DPPH Nhìn chung, tổng hàm lượng phenolic coi số cho chất chống oxy hóa hợp chất phenolic chất chống oxy hóa nhiều loại trái rau (Matkowski, 2006) Tổng hàm lượng phenolic Các hợp chất phenolic đóng vai trị quan trọng phương pháp nghiên cứu rượu chúng ảnh hưởng đến tính cảm quan rượu hoạt động chống oxy hóa Hàm lượng phenolic rượu phụ thuộc vào nhiều yếu tố, cụ thể như: giống trái cây, 230 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 độ chín công nghệ lên men rượu Nghiên cứu đánh giá tổng hàm lượng phenolic rượu làm từ hai loại long (có vỏ khơng có vỏ) ba nhiệt độ lên men khác Ngoài ra, q trình so sánh chi tiết phân tích, kết nước ép ban đầu đề cập đến Tổng hàm lượng betacyanin Betacyanin thuộc nhóm betalain, chất tạo màu chứa nitơ có thực vật Trong long, betacyanin tạo màu đỏ đậm loài H polyrhizus vỏ H undatus Các báo cáo cho thấy hàm lượng betacyanin long ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động chống oxy hóa long (vì axit betalamic nhóm amin mạch vịng cấu trúc chúng) (Liaotrakoon et al., 2013) Ngoài ra, betacyanin định có chứa cấu trúc phenolic (Wong, Siow, 2015) Do đó, làm tăng tổng hàm lượng phenolic dẫn đến hoạt tính chống oxy hóa mạnh Tổng hàm lượng axit ascorbic Axit ascorbic vitamin C thực phẩm bổ sung công nhận cần thiết cho sức khỏe người Trong long, bên cạnh betacyanin hợp chất phenolic, vitamin C đóng vai trị chất chống oxy hóa quan trọng Việc bổ sung vỏ cho loại long trắng đỏ không ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng axit ascorbic rượu vang, trừ trường hợp rượu vang đỏ lên men nhiệt độ 25oC Sự khác biệt không đáng kể hàm lượng vitamin C loại rượu vang trắng có khơng có bổ sung vỏ nồng độ axit ascorbic thấp vỏ, báo cáo Taganas đồng tác giả (2015) Khả chống oxy hóa xét nghiệm DPPH Liên quan đến hoạt động chống oxy Kỷ yếu khoa học hóa rượu vang long, hợp chất phenolic, betacyanins vitamin C có hoạt tính chống oxy hóa mạnh Tuy nhiên, tương quan hàm lượng hoạt động chúng khơng qn Đó thực tế hoạt động chống oxy hóa khơng phụ thuộc vào hàm lượng chất mà cịn cấu trúc hóa học hợp chất chống oxy hóa Trong nghiên cứu này, hoạt tính chống oxy hóa rượu vang long đánh giá xét nghiệm DPPH, sử dụng để kiểm tra hoạt động trung hòa hợp chất oxy dựa khả hiđrơ hóa phân tử oxy có rượu vang (Sharma, Bhat, 2009) So với hỗn hợp nước ép ban đầu, tất bốn loại rượu vang tương ứng lên men 25oC cho thấy gia tăng đáng kể khả chống oxy hóa (tăng 1019%) Sự gia tăng khả chống oxy hóa sau q trình lên men với giải phóng hợp chất phenolic, vitamin C chất chống oxy hóa khác phản ứng thủy phân vi sinh (Hur et al., 2014) Tuy nhiên, trường hợp tương tự không xảy mẫu lên men 20 30oC Đặc biệt, khơng có khác biệt đáng kể xu hướng giảm khả trung hòa DPPH quan sát cho loại rượu vang trắng đỏ tương ứng Cùng với chứng trên, 25oC xác nhận lại lần nhiệt độ tối ưu cho trình lên men rượu vang với hàm lượng hoạt tính chống oxy hóa cao Điều thay đổi nhiệt độ tối ưu cho tăng trưởng Saccharomyces cerevisiae ethanol chuyển hóa dần rượu vang KẾT LUẬN Trong nghiên cứu này, thành phần hóa học tính chất chống oxy hóa rượu vang long làm từ 231 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 loài H polyrhizus H undatus xét nghiệm đánh giá Các tác động vỏ nhiệt độ lên men nghiên cứu chuyên sâu Các kết luận sau rút ra: Quá trình lên men loại trái long làm tăng hàm lượng số chất chống oxy hóa khả chống oxy hóa rượu vang Hoạt động trung hịa DPPH, tổng hàm lượng phenolic, betacyanin vitamin C có kết cao nước trái rượu vang chế biến từ H polyrhizus so với loài H undatus Việc bổ sung vỏ long Kỷ yếu khoa học sản xuất rượu vang đem lại có lợi cao tổng hàm lượng hoạt động chất chống oxy hóa rượu vang nhiệt độ lên men lựa chọn phù hợp 25oC phù hợp số ba nhiệt độ lên men điều tra để sản xuất rượu vang có hàm lượng hoạt tính chống oxy hóa cao Betacyanin, sắc tố cung cấp màu cho rượu vang long, dễ bị phân giải nhiệt độ cao thời gian lên men lâu dài, cần có thêm cách tiếp cận việc trì sắc tố tương lai TÀI LIỆU THAM KHẢO CHOO, K Y., KHO, C., ONG, Y Y., THOO, Y Y., LIM, R L H., TAN, C P., & HO, C W (2018) Studies on the storage stability of fermented red dragon fruit (Hylocereus polyrhizus) drink Food Science and Biotechnology, 1–7 FOONG, J H., HON, W M., & HO, C W (2012) Bioactive compounds determination in fermented liquid dragon fruit (Hylocereus polyrhizus) Broneo Science, 31, 38–56 JAGTAP, U B., & BAPAT, V A (2015) Phenolic composition and antioxidant capacity of wine prepared from custard apple (Annona squamosa L.) fruits: Antioxidant capacity of custard apple fruit wine Journal of Food Processing and Preservation, 39, 175–182 KAPUR, A., HASKOVIĆ, A., ČOPRA-JANIĆIJEVIĆ, A., KLEPO, L., TOPČAGIĆ, A., TAHIROVIĆ, I., & SOFIĆ, E (2012) Spectrophotometric analysis of total ascorbic acid content in various fruits and vegetables Bulletin of the Chemists and Technologists of Bosnia and Herzegovina, 38, 39–42 RUZLAN, N., KAMARUDIN, K R., IDID, S O., IDID, S Z., MOHAMED REHAN, A., & KOYA, M S (2008) Antioxidant study of pulp and peel of dragon fruits: A comparative study International Food Research Journal, 17, 367–375 232 ... Đó thực tế hoạt động chống oxy hóa khơng phụ thuộc vào hàm lượng chất mà cịn cấu trúc hóa học hợp chất chống oxy hóa Trong nghiên cứu này, hoạt tính chống oxy hóa rượu vang long đánh giá xét nghiệm... thành phần hóa học tính chất chống oxy hóa rượu vang long làm từ 23 1 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 20 18 loài H polyrhizus H undatus xét nghiệm đánh giá Các tác động... tác giả (20 15) Khả chống oxy hóa xét nghiệm DPPH Liên quan đến hoạt động chống oxy Kỷ yếu khoa học hóa rượu vang long, hợp chất phenolic, betacyanins vitamin C có hoạt tính chống oxy hóa mạnh