Trương Quốc Tất và cộng sự HCMCOUJS Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 25 33 25 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng hợp chất polyphenol, sắc tố carotenoids, chlorophyll và hoạt tính chống oxy hóa của[.]
Trương Quốc Tất cộng HCMCOUJS-Kỹ thuật Công nghệ, 16(1), 25-33 25 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng hợp chất polyphenol, sắc tố carotenoids, chlorophyll hoạt tính chống oxy hóa rau cua (Peperomia pellucida L.) thu tỉnh Tiền Giang The effects of drying temperature on the content of polyphenol compounds, carotenoids, chlorophyll pigmented and antioxidant activity of the “rau cang cua” (Peperomia pellucida L.) collected in Tien Giang province Trương Quốc Tất1*, Phùng Thị Thúy Liễu1, Nguyễn Thị Phương Trang1, Nguyễn Duy Khánh2 Trường Đại học Tiền Giang, Việt Nam Học viên cao học, Trường Đại học Cần Thơ, Việt Nam * Tác giả liên hệ, Email: truongquoctat@tgu.edu.vn THÔNG TIN DOI:10.46223/HCMCOUJS tech.vi.16.1.1891.2021 Ngày nhận: 24/05/2021 Ngày nhận lại: 05/07/2021 Duyệt đăng: 08/07/2021 Từ khóa: chống oxy hóa; Peperomia pellucida L.; polyphenol; rau cua; sấy TÓM TẮT Mục tiêu nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng hợp chất có giá trị sinh học rau cua (Peperomia pellucida L.) hoạt tính chống oxy hóa dịch trích Cây rau cua sấy mức nhiệt độ 50, 60, 70 80ºC đến độ ẩm đạt ≤ 10%, sau rau cua khô nghiền rây để thu bột mịn Bột rau cua trích ly ethanol 70%, thu dịch tiến hành phân tích tiêu polyphenol tổng số (TPP), sắc tố carotenoids, chlorophyll phần trăm gốc tự DPPH bị khử Kết nghiên cứu sấy rau cua nhiệt độ 50-80ºC, hàm lượng TPP dao động khoảng 6.65-12.88 (mgGAE/g DM), carotenoids dao động khoảng 96.88-132.78 (µg/g DM), chlorophyll a b dao động khoảng 800.5-1,205.60 (µg/g DM) 560.94-665.40 (µg/g DM) phần trăm khử gốc tự DPPH dao động khoảng 53.73-69.54% Các mẫu rau cua sấy nhiệt độ 70ºC giữ lại hàm lượng TPP, khả chống oxy hóa tốt đồng thời giữ lại màu sắc tốt so với 03 mẫu lại ABSTRACT Keywords: antioxidant activity; drying; Peperomia pellucida L.; polyphenol; rau cang cua The objective of this study is to determine the effect of the drying temperature on the content of the bio-compounds in “rau cang cua” (Peperomia pellucida L.) and antoxidant of these extract They were dried to the moisture content of ≤ 10% at the temperatures of 50, 60, 70, and 80oC, and then they were finely ground to powder “Rau cang cua” powder was extracted with ethanol 70%, received extracts and analyzed The Total Polyphenol (TPP), carotenoids, chlorophyll pigmented and the 26 Trương Quốc Tất cộng HCMCOUJS-Kỹ thuật Công nghệ, 16(1), 25-33 percentage of scavenging free radical DPPH When “rau cang cua” were dried at the temperature of 50-80oC, TPP content ranged 6.65-12.88 (mgGAE/g DM), carotenoids ranged 96.88132.78 (µg/g DM), chlorophyll a and b ranged 800.59-1,205.60 and 560.94-665.40 (µg/g DM) respectively and the percentage of scavenging free radical DPPH ranged 53.73-69.54% The “rau cang cua” samples were dried at the temperature of 70℃ had TPP content, antioxidant higher and it also retain the color pretty good compared with 03 remain samples Giới thiệu Rau cua (Peperomia pellucida L.) loại rau quen thuộc người Việt Nam Rau cua không dùng 01 loại rau xanh mà vị thuốc tốt cho sức khỏe thuốc dân gian Theo đơng y, rau cua có tính bình, mọng nước, mùi hăng, mát có vị chua nhẹ, có tác dụng nhiệt, giải độc, hoạt huyết, thường dùng để chữa bệnh nhiễm trùng đường hơ hấp, viêm họng, tiêu hóa kém, đau nhức xương khớp Trong số nghiên cứu gần đây, nhà khoa học phân tích thành phần hóa học rau cua Kết cho thấy rau cua giàu vitamin C, khoáng Kali Canxi, tinh dầu chứa đa dạng hoạt chất sinh học Trong bật nhóm hợp chất polyphenol Polyphenol hay phenolic nhóm hợp chất thơm có nhóm hydroxyl gắn trực tiếp với nhân benzene (Le, 2003) Chúng chức sinh lý thực vật mà cịn có nhiều tác dụng tích cực sức khỏe người có tác dụng chống oxi hóa mạnh, kháng viêm, kháng khuẩn tự nhiên Nhiều nghiên cứu cho thấy chất chống oxy hóa tự nhiên có khả ngăn ngừa hỗ trợ điều trị bệnh tật nguy hiểm người như: ung thư, tim mạch, thối hóa rối loạn thần kinh pakinson hay alzheimer; bệnh liên quan đến đường huyết cao; bệnh xương khớp (Uddin, Akond, Mubassara, & Yesmin, 2008) Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho thấy hàm lượng polyphenol khả chống oxy hóa nguyên liệu dễ bị biến đổi điều kiện môi trường đặc biệt nhiệt độ Do đó, việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng polyphenol tổng số khả chống oxy hóa rau cua q trình sấy việc làm để xác định nhiệt độ sấy thích hợp cho rau cua để làm nguyên liệu cho việc nghiên cứu trích ly hợp chất polyphenol có khả chống oxy hóa Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Mẫu Các mẫu rau cua thu hái vườn trồng long huyện Chợ Gạo, tỉnh Tiền Giang vào mùa khơ (tháng 04/2021) Sau đó, mẫu rau cua loại bỏ rễ, làm sạch, cân (300g/mẻ sấy) sẵn sàng cho trình sấy (Hình 1) Hình Mẫu rau cua Trương Quốc Tất cộng HCMCOUJS-Kỹ thuật Công nghệ, 16(1), 25-33 27 2.1.2 Hóa chất Chất chuẩn gallic acid, thuốc thử Folin-Ciocalteu (Merck, Đức); 2, diphenyl 1-2picrylhydrazyl (DPPH) (TCI, Nhật Bản); Ethanol tuyệt đối (Cemaco, Việt Nam), Na2CO3 (Trung Quốc) 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng hợp chất TPP 02 loại sắc tố rau cua bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 04 nghiệm thức (các mức nhiệt độ sấy 50, 60, 70 80ºC), nghiệm thức lặp lại 03 lần Các mẫu rau cua làm khô phương pháp sấy đối lưu nhiệt với tủ sấy Yamato DK412C (Japan) Các mẫu rau cua khô (độ ẩm ≤ 10%) nghiền mịn, rây thu bột, trích ly tiến hành phân tích hàm lượng hợp chất TPP, sắc tố chlorophyll carotenoids khả khử gốc tự DPPH 2.2.2 Chuẩn bị dịch phân tích Cân xác 0.5g mẫu khơ cho vào ống nghiệm có nắp dung tích 50mL Sau đó, cho 25mL ethanol 70% vào ống, để yên nhiệt độ phòng 30 phút, cho vào bể ổn nhiệt giữ thời gian 30 phút nhiệt độ 55°C Kết thúc 30 phút, lấy ống khỏi bể ngâm vào nước đá để làm lạnh nhanh đến nhiệt độ phòng nhằm ngưng q trình trích ly Sau đó, đem ống ly tâm tốc độ 5,500rpm 15 phút để thu dịch trích Dịch trích chứa bình định mức dung tích 50mL, thêm dung mơi tương ứng vào để định lượng thể tích 50mL để dễ tính tốn sau, đậy nắp kín Dịch trích bảo quản -20°C nhằm tránh biến đổi hoạt chất sinh học chưa phân tích 2.2.3 Xác định hàm lượng polyphenol tổng số (TPP) Hàm lượng hợp chất TPP xác định theo phương pháp Folin-Ciocalteau dựa mô tả Yadav Agarwala (2011) Dung dịch gallic acid có nồng độ 0, 20, 40, 60, 80 100µg/mL hút 1mL vào ống nghiệm, tiếp tục thêm 2.5mL dung dịch FolinCiocalteu 10%, lắc hỗn hợp phút Sau đó, thêm tiếp 2mL dung dịch Na2CO3 2% Hỗn hợp lắc đều, giữ bóng tối 60 phút nhiệt độ phịng sau xác định độ hấp thụ OD bước sóng λ = 765nm Các giá trị OD ghi nhận vẽ đường thẳng hiệu chuẩn để sử dụng xác định hàm lượng hợp chất TPP mẫu dịch trích Các mẫu dịch trích tiến hành tương tự với mẫu polyphenol chuẩn Hàm lượng hợp chất TPP tính theo cơng thức: P= axVxK 1000 x m x (1−w) (1) Trong đó: P hàm lượng TPP (mgGAE/g DM) với DM: Dry Material; a giá trị x từ đường chuẩn với gallic acid (µgGAE/mL); V thể tích dung dịch trích (mL); m khối lượng bột rau cua (g); w độ ẩm bột rau cua; K độ pha lỗng 2.2.4 Xác định hoạt tính chống oxy hóa Hoạt tính chống oxy hóa mẫu dịch trích rau cua xác định theo phương pháp khử gốc tự DPPH dựa mô tả Aluko, Alli, Omoyeni (2014) Hút 1mL dung dịch 2, diphenyl 1-2-picrylhydrazyl (DPPH) 0.135mM pha ethanol tuyệt đối (99.5%) 1mL dịch trích Giữ hỗn hợp bóng tối 30 phút, sau đo độ hấp thu hỗn hợp bước sóng λ = 517nm Mẫu đối chứng chuẩn bị bao gồm 1mL ethanol 70% với 1mL dung dịch DPPH 0.135mM đo độ hấp thu bước sóng 517nm sau 30 phút giữ 28 Trương Quốc Tất cộng HCMCOUJS-Kỹ thuật Cơng nghệ, 16(1), 25-33 bóng tối Phần trăm khử gốc tự DPPH tính theo cơng thức: Phần trăm bị khử (%) = [(OD đối chứng – OD dịch trích)/OD đối chứng] x 100 (2) Trong đó: OD đối chứng độ hấp thu mẫu đối chứng, OD dịch trích độ hấp thu mẫu dịch trích 2.2.5 Xác định hàm lượng sắc tố carotenoids chlorophyll Hàm lượng sắc tố carotenoids chlorophyll dịch trích bột rau cua dung môi ethanol 70% xác định dựa mô tả (T D Nguyen, 2019) có hiệu chỉnh Dịch trích rau cua đo độ hấp thụ ánh sáng (OD) bước sóng (λ) 480, 645 663nm, với ethanol 70% làm mẫu trắng Hàm lượng 02 sắc tố tính theo cơng thức: A1 = [(12.7 x OD663 – 2.69 x OD645)/m x (1 - w)] x V x K (3) A2 = [(22.9 x OD645 – 4.68 x OD663)/m x (1 - w)] x V x K (4) B = [(OD480 + 0.114 x OD663 – 0.638 x OD645)/m x (1 - w)] x V x K (5) Trong đó: A1: Chlorophyll a (µg/g DM), A2: Chlorophyll b (µg/g DM), B: Carotenoids (µg/g DM); OD480, OD645, OD663 độ hấp thụ quang mẫu dịch trích bước sóng (λ) 480, 645 663nm; V thể tích dịch trích (mL); m khối lượng bột rau cua (g); w độ ẩm bột rau cua; K hệ số pha loãng 2.2.6 Xử lý số liệu Số liệu nghiên cứu nhập, tính tốn, vẽ biểu đồ phần mềm Excel xử lý thống kê phần mềm Minitab 16 Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến biến đổi hàm ẩm theo thời gian Trong q trình sấy, nhiệt độ sấy yếu tố có ảnh hưởng lớn đến thoát ẩm từ vật liệu sấy mơi trường bên ngồi chất lượng sản phẩm sấy như: màu sắc, mùi vị giá trị dinh dưỡng Các mức nhiệt độ sấy khảo sát nghiên cứu sấy rau cua 50, 60, 70 80ºC Vật liệu sấy (cây rau cua) theo dõi độ ẩm với tần suất 30 phút/lần, trình sấy kết thúc độ ẩm vật liệu đạt ≤ 10% Kết ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến biến đổi hàm ẩm rau cua theo thời gian thể qua Hình Hình Sự giảm ẩm vật liệu sấy theo thời gian nhiệt độ Qua kết Hình cho thấy nhiệt độ sấy thời gian sấy có mối tương quan tỷ lệ nghịch Việc tăng nhiệt độ sấy có tác dụng làm tăng tốc độ sấy, từ thời gian sấy nguyên liệu Trương Quốc Tất cộng HCMCOUJS-Kỹ thuật Công nghệ, 16(1), 25-33 29 giảm xuống Thời gian sấy cần thiết để rau cua đạt độ ẩm ≤ 10% sấy nhiệt độ 50, 60, 70 80ºC 12; 7.5; 5.0 3.5 với độ ẩm rau cua khô 9.63; 8.66; 7.58 6.42% Trong trình sấy, ghi nhận tốc độ giảm ẩm mạnh giai đoạn đầu giai đoạn lượng ẩm trình bay nước lớp tự có liên kết lỏng lẻo nguyên liệu tốc độ thoát ẩm giảm dần theo thời gian sấy hàm ẩm ngày Trong q trình sấy, chênh lệch áp suất riêng phần bề mặt nguyên liệu môi trường khiến phân tử nước bề mặt nguyên liệu bị bốc hơi, song song ẩm bên nguyên liệu khuếch tán ngồi bề mặt Nhiệt độ cao có tác dụng tăng khả truyền nhiệt tác nhân sấy vào bên vật liệu nguyên liệu nhiên nhiệt độ cao làm khô cứng bề mặt vật liệu có tác động xấu đến chất lượng giá trị cảm quan sản phẩm Bên cạnh đó, phương trình đường cong sấy dạng y = a.exp(-kt) (Bảng 1) xây dựng có hệ số R2 ≥ 0.80 Theo Guan Yao (2008) mơ hình tương quan tốt cần có hệ số xác định tương quan R2 lớn 0.80 Vì sử dụng phương trình để dự đốn giảm ẩm trình sấy rau cua với mức nhiệt độ khảo sát Bảng Các phương trình đường cong sấy rau cua theo mức nhiệt độ sấy khác Nhiệt độ sấy (oC) Phương trình R2 -0.079x 0.8602 y = 131.40e -0.141x 0.9452 70 y = 139.04e-0.237x 0.9708 80 y = 169.83e-0.373x 0.9628 50 y = 136.08e 60 *Ghi chú: y hàm ẩm (%) x thời gian sấy (giờ); x nằm khoảng 0-12 Nguồn: Tác giả quan sát tổng hợp 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng polyphenol tổng số (TPP) rau cua Hợp chất TPP thành phần quan trọng chiếm tỉ lệ lớn thực vật nói chung Đây hợp chất có khả chống oxy hóa mạnh Vì vậy, tiêu ln quan tâm nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa thực vật Sự biến đổi hàm lượng TPP rau cua thu huyện Chợ Gạo, tỉnh Tiền Giang mức nhiệt độ sấy trình bày qua Hình Trương Quốc Tất cộng HCMCOUJS-Kỹ thuật Công nghệ, 16(1), 25-33 30 Bảng Hàm lượng polyphenol tổng số hoạt tính chống oxy hóa dịch trích bột cua sấy nhiệt độ khác Nhiệt độ sấy (oC) Hàm lượng Polyphenol tổng số (mgGAE/g DM)(1) Phần trăm gốc tự DPPH bị khử (%) 50 8.81 ± 0.630b 59.85 ± 1.542b 60 6.65 ± 1.212c 53.73 ± 3.735c 70 12.88 ± 0.535a 69.54 ± 1.603a 80 10.52 ± 1.013ab 64.33 ± 1.249ab *Ghi chú: (1) giá trị cột xác định dựa vào phương trình đường chuẩn gallic acid (y = 0.0118x – 0.0095; r2 = 0.9979) Trong cột, số trung bình theo sau chữ giống khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê mức ý nghĩa 5% phép thử Tukey Nguồn: Tác giả quan sát tổng hợp Qua kết Bảng 2, cho thấy nhiệt độ sấy có tác động đến hàm lượng hợp chất TPP khả chống oxy hóa dịch trích rau cua thơng qua phần trăm khử gốc tự DPPH Mẫu dịch trích rau cua sấy 70oC có hàm lượng hợp chất TPP cao khác biệt có ý nghĩa thống kê mức ý nghĩa 5% so với mẫu cịn lại với kết phân tích đạt 12.88 (mgGAE/g DM), dịch trích mẫu sấy 80ºC với hàm lượng 10.52 (mgGAE/g DM) dịch trích mẫu sấy 60ºC có hàm lượng hợp chất TPP thấp với 6.65 (mgGAE/g DM) Về hoạt tính chống oxy, dịch trích mẫu rau cua sấy 70ºC có phần trăm gốc tự DPPH bị khử cao khác biệt có ý nghĩa thống kê mức ý nghĩa 5% so với mẫu lại với 69.54% gốc tự DPPH bị khử Mẫu dịch trích có phần trăm khử gốc tự DPPH cao có hoạt tính chống oxy hóa mạnh Hệ số tương quan Pearson hàm lượng TPP với hoạt tính chống oxy hóa dịch trích thơng qua phần trăm khử gốc tự DPPH nghiên cứu tìm thấy với r = 0.982 Từ đó, nhận định TPP thành phần tạo nên khả chống oxy rau cua Qua kết thí nghiệm cho thấy nhiệt độ thích hợp để sấy làm rau cua 70ºC So sánh với số nghiên cứu khác vấn đề sấy khô nguyên liệu thực vật cho thấy nhiệt độ sấy tối ưu cho đối tượng khác nhiệt độ sấy khô giữ lại hàm lượng hợp chất TPP khả chống oxy hóa cao rau sam tía tơ 50ºC (Truong & Nguyen, 2020; Yousefi, Emam-Djomeh, & Mousavi, 2011); húng chanh 60ºC (Dwivedy, Rayaguru, & Sahoo, 2012) vỏ mãng cầu đài hoa bụp giấm 80ºC (Huynh & Nguyen, 2018; V Q Nguyen, Nguyen, Trinh, & Nguyen, 2014) Theo (Schweiggert & Schieber, 2007) hàm lượng TPP nguyên liệu thực vật bị biến đổi số tác nhân như: hoạt động enzyme oxy hóa polyphenol oxydase peroxydase, trình tự phân hủy oxy tác dụng nhiệt độ cao Trong đó, enzyme polyphenol oxydase bị vơ hoạt hồn tồn gia nhiệt 80ºC 10 phút 90-100ºC enzyme bị vơ hoạt hồn tồn 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng sắc tố chlorophyll carotenoids rau cua Carotenoids Chlorophyll 02 sắc tố diện nhiều loại thực vật có liên Trương Quốc Tất cộng HCMCOUJS-Kỹ thuật Công nghệ, 16(1), 25-33 31 quan mật thiết với đặc tính màu sắc chúng Các hợp chất màu (sắc tố) nói chung nhạy cảm với nhiệt độ cao, chúng biến đổi theo hướng bị màu sậm Vì thế, thông số chất lượng quan trọng phản ánh chất lượng cảm quan sản phẩm sau sấy Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng 02 sắc tố carotenoids chlorophyll thể qua Hình Hình Hàm lượng sắc tố chlorophyll carotenoids rau cua sấy mức nhiệt độ khác Kết Hình 3, cho thấy hàm lượng sắc tố chlorophyll có xu hướng giảm tăng nhiệt độ sấy Trong đó, hàm lượng chlorophyll a b trì mức cao nguyên liệu sấy 50ºC với hàm lượng chlorophyll tổng 1,871.00 (µg/g DM) Hàm lượng sắc tố chlorophyll a b bị suy giảm nhiều sấy 80ºC với hàm lượng chlorophyll tổng cịn 1,429.83 (µg/g DM) Theo (Cui, Xu, & Sun, 2015) tính kháng nhiệt nồng độ nhận biết sắc tố chlorophyll a chlorophyll b khác nhau, sắc tố chlorophyll b có kháng nhiệt tốt chlorophyll b; màu sắc chlorophyll a tạo màu xanh đậm, chlorophyll b tạo màu xanh vàng Về biến đổi hàm lượng sắc tố carotenoids theo nhiệt độ sấy lại cho thấy sắc tố có tính kháng nhiệt cao sắc tố chlorophyll có khuynh hướng tăng hàm lượng tăng nhiệt độ sấy Hàm lượng carotenoids rau cua trì tốt sấy 80ºC khác biệt có ý nghĩa thống kê mức ý nghĩa 5% so với mẫu cịn lại với hàm lượng 132.78 (µg/g DM) Kết nghiên cứu tương tự với kết nghiên cứu sấy dâu tây vàng hàm lượng β-caroten trì tốt 80-90ºC khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê với hàm lượng β-caroten mẫu dâu nguyên liệu, mẫu dâu sấy 50ºC 70ºC có hàm lượng β-caroten thấp Theo (Demiray, Tulek, & Yilmaz, 2013) suy giảm sắc tố carotenoids hạn chế sấy nhiệt độ cao tăng nhiệt độ sấy làm giảm thời gian sấy, điều có tác dụng hạn chế q trình tự oxy hóa sắc tố carotenoids Qua kết thí nghiệm cho thấy, nhiệt độ sấy rau cua thích hợp để giữ lại hàm lượng hợp chất TPP có hoạt tính chống oxy hóa cao đồng thời giữ lại màu sắc tốt sấy 70ºC rau cua đạt độ ẩm ≤ 10% Kết luận Nhiệt độ sấy rau cua thích hợp 70ºC Chế độ sấy rau cua nhiệt độ 70ºC vừa có tác dụng hạn chế thấp hao hụt hàm lượng hợp chất TPP, đồng thời tạo sản phẩm sấy có giá trị cảm quan tốt với màu sắc tươi sáng Dịch trích mẫu rau cua sấy 70ºC có hàm lượng hợp chất TPP 12.88 (mgGAE/g DM); sắc tố carotenoids 119.05 (µg/g DM), chlorophyll a b 981.77 572.92 (µg/g DM) có khả chống oxy hóa tốt với phần trăm gốc tự DPPH bị khử 69.54% ... tính kháng nhiệt nồng độ nhận biết sắc tố chlorophyll a chlorophyll b khác nhau, sắc tố chlorophyll b có kháng nhiệt tốt chlorophyll b; màu sắc chlorophyll a tạo màu xanh đậm, chlorophyll b tạo... số chất l? ?ợng quan trọng phản ánh chất l? ?ợng cảm quan sản phẩm sau sấy Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm l? ?ợng 02 sắc tố carotenoids chlorophyll thể qua Hình Hình Hàm l? ?ợng sắc tố chlorophyll carotenoids... xanh vàng Về biến đổi hàm l? ?ợng sắc tố carotenoids theo nhiệt độ sấy l? ??i cho thấy sắc tố có tính kháng nhiệt cao sắc tố chlorophyll có khuynh hướng tăng hàm l? ?ợng tăng nhiệt độ sấy Hàm l? ?ợng