Tỏi (Allium sativum L.), thuộc họ Liliaceae, là một loại gia vị thực phẩm phổ biến, được sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Vỏ tỏi thường bị vứt bỏ trong nông nghiệp được trích ly bằng cách sử dụng các loại dung môi (nước, ethanol 50% và 100%) và tỷ lệ trích vỏ tỏi/dung môi (1/5, 1/10 và 1/15) khác nhau. Tất cả các dịch trích đều được xác định hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học (polyphenol tổng số, flavonoid tổng số và thiosulfinate).
Chuyên san Phát triển Khoa học Công nghệ số (2), 2017 ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ VÀ DUNG MƠI TRÍCH LY ĐẾN HÀM LƯỢNG POLYPHENOL TỔNG SỐ, FLAVONOID TỔNG SỐ, THIOSULFINATE VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HĨA TỪ VỎ TỎI (ALLIUM SATIVUM L.) Nguyễn Ái Thạch* Trường Đại học Cần Thơ *Tác giả liên lạc: nguyenaithach2001@gmail.com (Ngày nhận bài: 06/7/2017; Ngày duyệt đăng: 30/9/2017) TÓM TẮT Tỏi (Allium sativum L.), thuộc họ Liliaceae, loại gia vị thực phẩm phổ biến, sử dụng rộng rãi nhiều nơi giới Vỏ tỏi thường bị vứt bỏ nơng nghiệp trích ly cách sử dụng loại dung môi (nước, ethanol 50% 100%) tỷ lệ trích vỏ tỏi/dung mơi (1/5, 1/10 1/15) khác Tất dịch trích xác định hàm lượng hợp chất có hoạt tính sinh học (polyphenol tổng số, flavonoid tổng số thiosulfinate) Hoạt tính chống oxy hóa đánh giá cách sử dụng phương pháp loại bỏ gốc tự DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) Kết nghiên cứu trích ly vỏ tỏi dung môi ethanol 50% với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/10 thu hàm lượng hợp chất sinh học (cụ thể polyphenol, flavonoid) thể hoạt tính chống oxy hóa cao Từ khóa: Trích ly, dung mơi, polyphenol tổng số, flavonoid tổng số, thiosulfinate, hoạt tính chống oxy hóa, vỏ tỏi INFLUENCE OF EXTRACTION RATIOS AND SOLVENTS ON TOTAL POLYPHENOLS CONTENT, TOTAL FLAVONOIDS CONTENT, THIOSULFINATE AND ANTIOXIDANT ACTIVITY FROM GARLIC (ALLIUM SATIVUM L.) HUSK Nguyen Ai Thach* Can Tho University *Corresponding Author: nguyenaithach2001@gmail.com ABSTRACT Garlic (Allium sativum L.), belong to the Liliaceae family, is a common food spice, used widely in the word The agriculturally disposed garlic husk were extracted by using different solvents (water, ethanol 50% and 100%) and garlic husk/solvent ratios (1/5, 1/10 and 1/15), as well as determination of bioactive compounds content (total polyphenols, total flavonoids and thiosulfinate content) of all obtained extracts The antioxidant activity was evaluated using DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) radical scavenging activity The results obtained indicate that garlic husk were extracted in 50% ethanol solvent with a material/solvent ratio of 1/10 that obtained the highest levels of bioactive compounds (such as polyphenols, flavonoids) and the highest antioxidant activity Keywords: Extraction, solvents, total polyphenols content, total flavonoids content, thiosulfinate, antioxidant activity, garlic husk lưu huỳnh hữu (nhóm hợp chất thiosulfinate) đặc biệt, chất đóng vai trị quan trọng tác dụng có lợi cho sức khỏe tỏi Những thành phần có TỔNG QUAN Tỏi (Allium sativum L.) sử dụng từ xưa thực phẩm mục đích y học Tỏi nguồn giàu hợp chất Chuyên san Phát triển Khoa học Công nghệ số (2), 2017 chống oxy hóa hợp chất phenolic bị ảnh hưởng đáng kể độ phân cực dung môi sử dụng trích ly Vì vậy, lựa chọn dung mơi thích hợp quan trọng trích ly nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật Dung mơi trích ly thường lựa chọn tùy theo mục đích trích ly, khả phân cực thành phần mục tiêu Tuy nhiên, chưa có phương pháp trích ly chung để áp dụng cho loại nguyên liệu tính phức tạp hợp chất sinh học tương tác chúng với hợp chất khác nguyên liệu Do đó, mục tiêu nghiên cứu xác định tỷ lệ nguyên liệu/dung môi loại dung mơi thích hợp cho q trình trích ly hợp chất polyphenol, flavonoid, thiosulfinate hoạt động chống oxy hóa vỏ tỏi hoạt tính sinh học tỏi biết đến sở hữu nhiều chất chống oxy hóa (Amagase, 2006) Trong suốt thời gian thu hoạch củ tỏi đem lại số lượng đáng kể vỏ, cuống lá; phần đơn giản bị thải bỏ gây vấn đề nghiêm trọng môi trường cộng đồng Cuống tỏi chứa allicin, thành phần có hoạt tính sinh học tỏi; allicin tương đối thấp củ tỏi (Mohsen and Shahab, 2010) Tuy nhiên, nay, chưa có thơng tin thành phần hóa học vỏ tỏi (vật liệu khơng ăn được) có mùi vị cay nồng đặc trưng nguồn tiềm polyphenol Một vài phụ phẩm nông nghiệp công nghiệp nghiên cứu nguồn phụ gia tự nhiên an tồn tiềm với tính chất kháng khuẩn và/hoặc chống oxy hóa cho ngành cơng nghiệp thực phẩm; nhiều hợp chất khác phân lập, nhiều số polyphenol Ngồi ra, hợp chất polyphenol có lợi tích cực sức khỏe việc ngăn ngừa nhiều bệnh người liên quan đến stress oxy hóa (Scalbert et al., 2005) Các hệ thống dung môi khác sử dụng để trích ly hợp chất phenolic từ chất thải nơng nghiệp từ hoạt động phụ thuộc vào hợp chất polyphenol thử nghiệm chống oxy hóa, nghiên cứu so sánh nhằm lựa chọn dung môi tối ưu cung cấp hoạt động chống oxy hóa tối đa cần thiết cho chất Trong thực tế, số quy trình đề xuất (Pokorny and Korczak, 2001): trích ly cách sử dụng chất béo dầu, dung môi hữu cơ, dung dịch nước kiềm CO2 siêu tới hạn Các hợp chất phenolic thực vật trích ly nhiều hệ thống dung mơi khác (Pinelo et al., 2004) Tuy nhiên, chất dung mơi trích ly ảnh hưởng mạnh đến hiệu suất trích ly khả chống oxy hóa diện hợp chất chống oxy hóa khác với phân cực đặc tính hóa học khác Điều làm cho chúng hịa tan khơng hịa tan loại dung mơi cụ thể (Sultana et al., 2009) Hoạt tính PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP Nguyên vật liệu Tỏi tươi thu hoạch chọn lựa độ tuổi 130-135 ngày (sau gieo) phường Văn Hải, thành phố Phan Rang Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận Vỏ tỏi khô tách khỏi củ tỏi Vỏ tỏi khô thu nhận sấy khô đến độ ẩm 3-5% Tiếp theo, mẫu vỏ tỏi khô nghiền mịn cho qua rây sàng mm Sau đó, bột vỏ tỏi gói bao bì plastic tráng nhơm bảo quản 4oC trước trích ly Phương pháp nghiên cứu Phương pháp công nghệ Bột vỏ tỏi trộn với nước, dung dịch ethanol pha nước cất (50% 100%) theo tỷ lệ nguyên liệu vỏ tỏi/dung môi 1/5, 1/10 1/15, để yên nhiệt độ phòng Sau đó, hỗn hợp lọc qua giấy lọc Whatman®41 Tất dịch trích ly giữ 4oC trước phân tích Phương pháp phân tích Hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) (mg acid gallic tương đương (GAE)/g chất khô): hàm lượng polyphenol tổng số xác định phương pháp FolinCiocalteu (Wolfe et al., 2003) Phenol phản ứng với acid phosphomolybdic Chuyên san Phát triển Khoa học Công nghệ số (2), 2017 thuốc thử Folin-Ciocalteau, xuất phức chất có màu xanh mơi trường kiềm Đo độ hấp thụ mẫu 765 nm máy đo quang phổ UV Căn vào cường độ màu đo máy quang phổ dựa vào đường chuẩn acid gallic để xác định hàm lượng polyphenol tổng số có mẫu Hàm lượng polyphenol tổng mẫu thể qua mg đương lượng acid gallic gram chất khô (mg GAE/g) Hàm lượng flavonoid tổng số (TFC): hàm lượng tổng flavonoid xác định thông qua phương pháp tạo màu với AlCl3 môi trường kiềm - trắc quang (Zhu et al., 2010) Độ hấp thụ dung dịch phản ứng đo bước sóng 415 nm Dựa vào đường chuẩn quercetin để xác định hàm lượng flavonoid tổng có mẫu Các kết thể qua mg đương lượng quercetin (QE) g chất khô mẫu phân tích (mg QE/g) Hàm lượng thiosulfinate tổng số (mol/g): đo độ hấp thu bước sóng 412 nm 2nitro-5-thiobenzoate tạo cách kết hợp phương pháp Kinalski and Nora (2014) Hoạt động chống oxy hóa (%): hoạt động loại bỏ gốc tự phân tích thơng qua thử nghiệm 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazil (DPPH) Khả khử gốc tự DPPH xác định theo phương pháp Blois (1958) Các chất có khả oxy hóa trung hòa gốc DPPH cách cho hydrogen, làm giảm độ hấp thu bước sóng cực đại màu dung dịch phản ứng nhạt dần, chuyển từ tím sang vàng nhạt Phân tích thống kê số liệu Các kết thực nghiệm phân tích phần mềm Statgraphics Centurion XVI Đồ thị vẽ phần mềm Microsoft Excel với độ lệch chuẩn (STD) Mỗi khảo nghiệm thực ba lần Phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) sử dụng để xác định khác biệt nghĩa (p0,05)) với loại dung môi ethanol 50% 9,60 10,19 mg GAE/g, tương ứng Dung mơi nước cho thấy khả trích ly polyphenol thấp tất tỷ lệ (4,88-7,17 mg GAE/g) Điều diện tạp chất (acid hữu cơ, glucide, protein hòa tan) Tạp chất làm ảnh hưởng đến việc xác định hợp chất phenolic Nước Hàm lượng polyphenol (mg GAE/g) 12 Ethanol 50% Ethanol 100% 1/5 1/10 1/15 Tỷ lệ ngun liệu/dung mơi Hình Hàm lượng polyphenol tổng số (mg GAE/g) dịch vỏ tỏi trích ly theo tỷ lệ ngun liệu/dung mơi loại dung môi khác Flavonoid cấu trúc phức tạp tùy thuộc vào phân bố polyphenol có nhiều chức thực vật; hợp chất phịng vệ sử dụng chống lại trùng số tác nhân gây bệnh chất chống oxy hóa tự nhiên lý tưởng Tương tự polyphenol, hàm lượng flavonoid thu từ vỏ tỏi thấp dung mơi nước (0,044-0,078 mg QE/g) (Hình 2) Trong thí nghiệm này, có khác biệt ý nghĩa (p0,05)) nước 7,60 7,33 mol/g, tương ứng Lượng dung mơi lớn tạo gradient nồng độ cao, dẫn đến tăng tốc độ khuếch tán, thúc đẩy nhanh trình trích ly chất rắn dung mơi Hơn nữa, tiếp xúc hợp chất có hoạt tính sinh học dung môi nhiều gia tăng tỷ lệ dung mơi làm tăng hiệu q trình trích ly Tuy nhiên, hàm lượng chất có hoạt tính sinh học khơng tiếp tục tăng trạng thái cân diễn (micromol/g) Hàm lượng thiosulfinate 1/10 60 Acid gallic đối chứng 40 20 1/5 1/10 1/15 KẾT LUẬN Những kết đạt nghiên cứu cho thấy vỏ tỏi sử dụng nguồn giàu hợp chất có lợi polyphenol, flavonoid thiosulfinate Trích ly vỏ tỏi dung môi ethanol 50% với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/10 thu hàm lượng hợp chất sinh học thể hoạt tính chống oxy hóa cao Kết nêu lên lợi ích vỏ tỏi vỏ tỏi nguồn giàu chất chống oxy hóa hứa hẹn sử dụng cho ứng dụng khác lĩnh vực sinh học, y học thực phẩm Ethanol 100% 1/5 Ethanol 100% Hình Hoạt tính chống oxy hóa (%) dịch vỏ tỏi trích ly theo tỷ lệ nguyên liệu/dung môi loại dung môi khác Tất dịch trích thu cách sử dụng dung mơi hữu tinh khiết dung dịch dung môi hữu pha loãng cho thấy khả loại bỏ gốc tự DPPH mạnh so với dịch vỏ tỏi trích ly nước (Hình 4) Trong nghiên cứu khơng tìm thấy mối tương quan hoạt động chống oxy hóa hàm lượng polyphenol tổng số (flavonoid tổng số thiosulfinate) Điều khả chống oxy hóa phụ thuộc vào cấu trúc tương tác hợp chất Ethanol 50% 80 Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi Nước Ethanol 50% 100 1/15 Tỷ lệ ngun liệu/dung mơi Hình Hàm lượng thiosulfinate (mol/g) dịch vỏ tỏi trích ly theo tỷ lệ nguyên liệu/dung môi loại dung môi khác Chuyên san Phát triển Khoa học Công nghệ số (2), 2017 TÀI LIỆU THAM KHẢO AMAGASE, H., (2006) Clarifying the real bioactive constituents of garlic J Nutr 136 (3 Suppl.) 716S-725S BLOIS, M S., (1958) Antioxidant determination by the use of a stable free radical Nature 181 1199-1200 KINALSKI, T and NOREŇA, C P Z., (2014) Effect of blanching treatments on antioxidant activity and thiosulfinate degradation of garlic (Allium sativum L.) Food and Bio Technology (7) 2152-2157 MOHSEN, A and SHAHAB, B., (2010) Introducing of green garlic plant as a new source of allicin Food Chem 120 179–183 PINELO, M., RUBILAR, M., SINEIRO, J., and NUNEZ, M J., (2004) Extraction of antioxidant phenolics from almond hulls (Prunus amygdalus) and pine sawdust (Pinuspinaster) Food Chem 85 267–273 POKORNY, J and KORCZAK, J., (2001) Preparation of natural antioxidants In: Pokony, J., Yanishlieva, N., Gordon, M (Eds.), Antioxidants in Food, Practical Applications W-Publishing Ltd., Cambridge, pp 311–330 SCALBERT, A., MANACH, C., MORAND, C., REMESY, C., and JIMENEZ, L., (2005) Dietary polyphe-nols and the prevention of diseases Crit Rev Food Sci Nutr 45 287–306 SULTANA, B., ANWAR, F., and ASHRAF, M., (2009) Effect of extraction Solvent/Technique onthe antioxidant activity of selected medicinal plant extracts Molecules 14 2167–2180 WOLFE, K., WU, X., and LIU, L H., (2003) Antioxidant activity of apple peels J Agric Food Chem 51 609-614 ZHU, H., WANG, Y., LIU, Y., XIA, Y., and TANG, T., (2010) Analysis of flavonoids in Portulaca oleracea L by UV–vis spectrophotometry with comparative study on different extraction technologies Food Analytical Methods (2) 90-97 ... xác định tỷ lệ nguyên liệu /dung mơi loại dung mơi thích hợp cho q trình trích ly hợp chất polyphenol, flavonoid, thiosulfinate hoạt động chống oxy hóa vỏ tỏi hoạt tính sinh học tỏi biết đến sở... Ethanol 100% Hình Hoạt tính chống oxy hóa (%) dịch vỏ tỏi trích ly theo tỷ lệ nguyên liệu /dung môi loại dung môi khác Tất dịch trích thu cách sử dụng dung môi hữu tinh khiết dung dịch dung mơi hữu... dịch vỏ tỏi trích ly nước (Hình 4) Trong nghiên cứu khơng tìm thấy mối tương quan hoạt động chống oxy hóa hàm lượng polyphenol tổng số (flavonoid tổng số thiosulfinate) Điều khả chống oxy hóa