TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ POLYPHENOL
Polyphenol là nhóm hợp chất có hoạt tính sinh học trong thực phẩm thực vật, chủ yếu có trong trái cây, rau, ngũ cốc, trà và cà phê Các loại trái cây như nho, táo, lê, anh đào và quả mọng chứa từ 200-300 mg polyphenol trên 100 gam trọng lượng Sản phẩm từ trái cây này cũng chứa lượng polyphenol đáng kể, với một ly rượu vang đỏ, một tách trà hoặc một ly cà phê cung cấp khoảng 100 mg polyphenol Nhiều nghiên cứu cho thấy chế độ ăn giàu polyphenol có thể giúp ngăn ngừa ung thư, bệnh tim mạch, loãng xương, bệnh thoái hóa thần kinh và bệnh đái tháo đường.
2.1.2 Cấu trúc và phân loại
Hơn 8000 hợp chất polyphenol đã được phát hiện trong nhiều loài thực vật khác nhau Tất cả các hợp chất phenol trong thực vật đều được hình thành từ phenylalanin hoặc acid shikimic, hai chất trung gian quan trọng trong quá trình tổng hợp.
Hợp chất polyphenol có cấu trúc đa dạng và thường được phân loại dựa trên sự hiện diện của vòng thơm (vòng benzen) với một hoặc nhiều nhóm hydroxyl (OH -) Chúng được chia thành bốn lớp chính: acid phenolic, flavonoid, stilbene và lignans, dựa trên số lượng vòng benzen và các yếu tố cấu trúc liên kết giữa các vòng này (Spencer và cộng sự, 2008).
Acid phenolic là một nhóm hợp chất phổ biến trong thực phẩm, đặc trưng bởi sự hiện diện của vòng benzen và ít nhất một nhóm acid cacboxylic hữu cơ Chúng được phân loại thành hai loại chính: dẫn xuất của acid benzoic với cấu trúc C6-C1, bao gồm các acid như gallic, p-hydroxybenzoic, protocatechuic, vanillic, syringic và benzoic; và dẫn xuất của acid cinnamic với cấu trúc C6-C3, bao gồm cinnamic, p-coumaric và caffeic.
Acid ferulic và acid sinapic là hai loại acid phenolic quan trọng có mặt trong thực vật, thường tồn tại dưới dạng este hoặc glycoside kết hợp với các hợp chất tự nhiên khác, hoặc ở dạng acid tự do (Goleniowski và cộng sự, 2013).
Cấu trúc của acid hydroxybenzoic Cấu trúc của acid hydroxycinnamic
Benzoic H H H Cinnamic H H H p-Hydroxybenzoic H OH H p-coumaric H OH H
Protocatechuic OH OH H Cafeic OH OH H
Vanilic OCH3 OH H Ferulic OCH3 OH H
Syringic OCH3 OH OCH3 Sinapic OCH3 OCH3 OCH3
Hình 2-1: Cấu trúc hóa học của acid phenolic: a) Dẫn xuất của acid hydroxybenzoic; b)
Dẫn xuất của acid hydroxycinnamic (Josipa và cộng sự, 2020)
Flavonoid là nhóm hợp chất polyphenol phong phú nhất trong thực vật, với cấu trúc dựa trên khung 15 carbon (C6-C3-C6) bao gồm hai vòng benzen A và B nối với dị vòng C chứa oxy Sự đa dạng trong cấu trúc flavonoid xuất phát từ vị trí của các nhóm thế như hydroxyl, methoxy và glycosidic trên các vòng A, B, và C, cũng như mức độ không bão hòa và oxy hóa trong vòng C.
6 được chia thành 6 nhóm: Flavonol, Flavanol (Flavan-3-ols, catechins), Flavone, Flavanone, Isoflavone, Anthocyanidin (Gharras, 2009; Yilmaz và cộng sự, 2004)
Cấu trúc tổng quát của flavonoid
Flavonol Flavanol (Flavan-3-ols, catechins)
Myricetin OH OH (-)-epicatechin H OH H
Quercetin OH H (-)-epigallocatechin H OH OH
Luteolin OH OH Hesperetin OH OH
Genistein OH H Delphinidin OH OH
Glycitein OCH3 H Malvidin OCH3 OCH3
Hình 2-2: Cấu trúc hóa học của flavonoid (Josipa và cộng sự, 2020)
Cấu trúc stilbene bao gồm hai vòng benzen liên kết qua cầu nối ethylene, với khung C6-C2-C6 Resveratrol, một trong những stilbene nổi bật, chủ yếu được tìm thấy trong nho và có nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý Hợp chất này không chỉ giúp kiểm soát chất béo mà còn có tác dụng chống viêm, chống ung thư, và bảo vệ tim mạch cũng như hệ thần kinh.
Hình 2-3: Cấu trúc hóa học của Stilbene (Josipa và cộng sự, 2020)
Lignan là các hợp chất diphenol với cấu trúc 2,3-dibenzylbutan, được hình thành từ việc dime hóa hai gốc acid cinnamic Các nguồn cung cấp lignan phong phú bao gồm hạt lanh, ngũ cốc, rau, trà, cà phê và rượu vang Những hợp chất này có nhiều tác dụng tích cực, bao gồm khả năng chống ung thư, chống oxy hóa, hạ đường huyết và kháng virus (Simpson và cộng sự, 2017; Adlercreutz và cộng sự, 1997).
Hình 2-4: Cấu trúc hóa học của Lignan (Josipa và cộng sự, 2020)
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU LÁ ỔI
2.2.1 Đặc điểm của cây ổi Ổi có tên khoa học Psidium guajava Linn, thuộc họ Sim (Myrtaceae) là một loại cây ăn quả phổ biến, dễ được tìm thấy ở các nước nhiệt đới như Ấn Độ, Indonesia, Pakistan, Bangladesh và Nam Mỹ (Huang và cộng sự, 2004) Ổi là loại cây bụi, trong điều kiện ẩm ướt cao có thể cao lên đến 6–9 m và đường kính thân tối đa 30 cm Thân cây ngắn, phân nhánh tự do từ gốc; lá đơn, mọc đối nhau, xếp thành từng cặp (Yusof, 2003) Lá ổi hình bầu dục; phần mặt trên nhẵn, mặt dưới mịn và nổi rõ gân
Lá ổi có chiều dài từ 5-15 cm, với đỉnh tù đặc trưng và mùi thơm nhẹ (Adamu, 2021) Quả ổi là loại quả mọng, có hình dạng tròn, trứng hoặc quả lê, dài từ 3-10 cm Vỏ quả non có màu xanh, khi chín chuyển sang vàng, trong khi ruột có màu trắng, vàng hoặc hồng tùy thuộc vào giống Quả chín mang vị ngọt và mùi thơm dễ chịu (Medina và cộng sự, 2016).
Cây ổi không chỉ cung cấp quả mà còn có các bộ phận được sử dụng để điều trị vết thương, vết loét, đau bụng và tiêu chảy Nghiên cứu gần đây cho thấy lá ổi là phần được sử dụng phổ biến nhất cho mục đích y học trên toàn cầu.
2.2.2 Thành phần hóa học của lá ổi
Lá ổi là nguồn dinh dưỡng phong phú, cung cấp nhiều chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, giúp cải thiện sức khỏe Ngoài ra, lá ổi còn chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học, mang lại lợi ích cho cơ thể Thành phần hóa học chính của lá ổi được thể hiện trong Bảng 2-1.
Bảng 2-1: Thành phần hóa học cơ bản của lá ổi (Kumar và cộng sự, 2021)
Chỉ tiêu Hàm lượng Độ ẩm 82.47%
Lá ổi là nguồn cung cấp phong phú các khoáng chất như canxi, kali, lưu huỳnh, natri, sắt, bo, magie, mangan, cùng với vitamin B và C (Kumar và cộng sự, 2021) Ngoài ra, lá ổi còn chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao, bao gồm phenolic, isoflavonoids, acid gallic, catechin, epicatechin, naringenin và kaempferol (Barbalho và cộng sự, 2012).
Nghiên cứu cho thấy lá ổi là nguồn nguyên liệu giàu khoáng chất và chứa nhiều tinh dầu có giá trị y học cao (Joseph và cộng sự, 2011) Theo Chen và cộng sự (2007), các tác giả đã xác định tổng cộng 50 thành phần trong tinh dầu lá ổi, với β-caryophyllene (27.7%), α-pinen (14.7%) và 1,8-cineole (12.4%) là những thành phần chính.
Hình 2-5: Cấu trúc của các hợp chất phenolic có trong dịch chiết lá ổi (Kumar và cộng sự,
2.2.3 Hoạt tính sinh học và công dụng
Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng lá ổi chứa nhiều hợp chất sinh học có hoạt tính cao như flavonoid, polyphenol, tannin, glycoside và terpenoid, giúp giảm đau, kháng viêm và chống oxy hóa Sự tác động tích cực này chủ yếu đến từ các hợp chất phenolic có trong lá ổi.
Polyphenol đang trở thành tâm điểm nghiên cứu hiện nay nhờ khả năng hỗ trợ phòng ngừa và điều trị một số bệnh mãn tính, đặc biệt là bệnh đái tháo đường Các hợp chất polyphenol có vai trò quan trọng trong việc triệt tiêu gốc tự do và ức chế enzyme α-glucosidase, góp phần nâng cao sức khỏe và phòng ngừa bệnh tật.
2.2.3.1 Ngừa bệnh đái tháo đường
Theo nghiên cứu của Theo Deguchi và cộng sự (2010), trong hệ tiêu hóa, các enzyme như α-amylase, maltase và sucrase có vai trò phân giải carbohydrate thành glucose để hấp thụ qua ruột Nhóm tác giả này chỉ ra rằng dịch chiết từ lá ổi có khả năng ức chế các enzyme này, dẫn đến việc carbohydrate từ thực phẩm không được thủy phân hiệu quả, làm giảm khả năng hấp thụ carbohydrate.
Luo và cộng sự (2019) đã tiến hành chiết xuất polysaccharide từ lá ổi và thử nghiệm tác dụng chống đái tháo đường trên chuột mắc bệnh do streptozotocin kết hợp với chế độ ăn nhiều chất béo Nghiên cứu cho thấy polysaccharides từ lá ổi có khả năng giảm đáng kể cholesterol toàn phần, chất béo trung tính, glycated serum protein, creatinine, malonaldehyde và hàm lượng đường trong máu lúc đói.
Nghiên cứu cho thấy rằng hoạt chất sinh học từ lá ổi có khả năng giảm nguy cơ mắc bệnh đái tháo đường (Kumar và cộng sự, 2021).
2.2.3.2 Ngừa tiêu chảy và rối loạn chuyển hóa
Tiêu chảy là một trong những vấn đề sức khỏe toàn cầu nghiêm trọng, đặc biệt ảnh hưởng đến trẻ em ở các nước đang phát triển, với khoảng 2.2 triệu ca tử vong mỗi năm, chủ yếu là trẻ sơ sinh và trẻ em dưới 5 tuổi (Upadhyay và cộng sự, 2019) Các phương pháp điều trị hiện tại vẫn chưa đạt hiệu quả cao và thường gây ra nhiều tác dụng phụ (Mehra và cộng sự, 2013).
Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng lá ổi có khả năng kiểm soát tiêu chảy do nhiều mầm bệnh khác nhau Dewi và cộng sự (2013) đã chứng minh hiệu quả chống tiêu chảy của chiết xuất từ nước lá ổi Nhóm tác giả đã thử nghiệm các tỷ lệ kết hợp chiết xuất lá ổi và trà xanh, cụ thể là G/T2.5/110.55; 75/221.1 và 37.5/331.65 (mg/kg) trên chuột Kết quả cho thấy cả ba tỷ lệ này đều có tác dụng chống tiêu chảy đáng kể so với nhóm đối chứng, đặc biệt là ở tỷ lệ G/Tu/221.1.
Sau 180–240 phút khi chuột tiêu thụ dịch chiết, đã ghi nhận sự giảm đáng kể tình trạng tiêu chảy Tương tự, nghiên cứu của Mazumda và cộng sự (2015) cho thấy rằng việc uống chiết xuất lá ổi với liều 750 và 500 mg/kg có tác dụng chống tiêu chảy trên chuột ăn thầu dầu.
Lá ổi đã cho thấy khả năng chống tiêu chảy hiệu quả, hứa hẹn trở thành một nguồn dược liệu quý giá trong tương lai (Kumar và cộng sự, 2021).
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY BỌT XỐP
2.3.1 Phương pháp sấy bọt xốp
Bọt là hỗn hợp khí phân tán đều trong chất lỏng, tạo nên cấu trúc độc đáo cho nguyên liệu thực phẩm Kích thước, số lượng và sự phân bố của bọt khí quyết định kết cấu và hình thức của bọt Bọt được xem là hệ thống hai pha, trong đó khí là pha phân tán (pha bên trong) và chất lỏng là pha liên tục (pha lớn hơn).
Bọt có thể được phân loại thành bọt polyhydric và bọt loãng tùy thuộc vào tỷ lệ giữa pha phân tán và pha liên tục Trong bọt polyhydric, tỷ lệ pha phân tán cao hơn so với pha liên tục.
Bọt được hình thành từ sự gia tăng số lượng pha liên tục, tạo áp lực lên nhau và dẫn đến cấu trúc tổ ong, như bọt lòng trắng trứng hay bọt bia Trong bọt loãng, tỷ lệ giữa pha phân tán và pha liên tục nhỏ, do đó bọt thường có hình cầu, ví dụ như choco-mousse (Sangamithra và cộng sự, 2015).
Hình 2-6: Cấu trúc của bọt (Wilde and Clark, 1996)
Sấy bọt xốp là quá trình chuyển đổi sản phẩm từ dạng lỏng sang dạng bọt và sau đó làm khô bằng không khí ở nhiệt độ 50-80°C Để thành công, bọt khí cần phải ổn định, và các chất như protein, gum cùng với các chất nhũ hóa như glycerol monostearate và carboxymethyl cellulose được sử dụng để tạo bọt Hỗn hợp được đánh bông, tạo thành bọt và trải thành tấm mỏng, sau đó tiếp xúc với luồng không khí nóng cho đến khi đạt độ ẩm mong muốn Cuối cùng, sản phẩm được nghiền thành dạng bột.
Phương pháp sấy bọt xốp tăng diện tích bề mặt sản phẩm, rút ngắn thời gian làm khô so với các phương pháp không tạo bọt (Muthukumaran và cộng sự, 2007) Sản phẩm thu được từ sấy bọt xốp có chất lượng tốt hơn và giữ được các đặc tính ban đầu khi hoàn nguyên Phương pháp này rất hiệu quả cho các thành phần nhạy cảm với nhiệt nhờ thời gian sấy nhanh, chất lượng cao và dễ hoàn nguyên (Kadam và cộng sự, 2010).
Các phương pháp tạo bọt
Việc đánh bông có thể thực hiện bằng nhiều thiết bị như máy xay sinh tố và máy đồng hóa chất lỏng, tạo ra mặt phân cách với pha khí Thể tích không khí trong bọt thường tăng khi cường độ tạo bọt gia tăng (Arzhavitina và Steckel, 2010) Không khí được giữ lại trong chất lỏng nhờ tác động của máy khuấy, dẫn đến kích thước bọt khí lớn hơn, sau đó vỡ thành các bọt nhỏ do tác động cơ học Kích thước cuối cùng của bọt khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tốc độ máy khuấy, hình dạng thiết bị và đặc tính lưu biến của chất lỏng (Arzhavitina và Steckel, 2010).
Phương pháp khuấy trộn mạnh mẽ chất lỏng tạo ra bọt khí, với tốc độ hình thành bọt phụ thuộc vào tần số và biên độ lắc, cũng như thể tích và hình dạng của vật chứa, độ nhớt và thể tích của chất lỏng (Arzhavitina và Steckel, 2010).
Phương pháp tạo bọt sủi là kỹ thuật phun khí qua các lỗ hẹp vào chất lỏng, giúp tạo ra bọt với kích thước đồng nhất Kích thước bọt phụ thuộc vào độ nhớt của chất lỏng, cho phép kiểm soát tốt kích thước bọt thông qua việc điều chỉnh đường kính lỗ phun Thể tích bọt được hình thành còn phụ thuộc vào tổng lượng chất tạo bọt trong dung dịch (Arzhavitina và Steckel, 2010).
Chất tạo bọt thường được sử dụng trong phương pháp sấy bọt xốp
Bọt thực phẩm được hình thành từ không khí, chất lỏng và chất hoạt động bề mặt, giúp giảm sức căng bề mặt giữa các vật liệu lỏng hoặc giữa vật liệu rắn và lỏng Chất tạo bọt hiệu quả cần ổn định bọt nhanh chóng ở nồng độ thấp và hoạt động tốt trong nhiều khoảng pH, ngay cả khi có mặt các chất ức chế như chất béo, chất tạo hương và rượu Protein là một trong những chất tạo bọt quan trọng, chúng hấp thụ nhanh chóng tại bề mặt phân cách, dẫn đến sự hình thành các màng đàn hồi.
1997) Điều này dẫn đến việc giảm sức căng bề mặt và hình thành màng ổn định xung quanh
Protein đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành bọt ổn định bằng cách giảm sức căng bề mặt, từ đó cải thiện các đặc tính nhớt và đàn hồi của chất lỏng Điều này dẫn đến sự tạo thành bọt mạnh mẽ và bền vững Các loại protein thường được sử dụng làm chất tạo bọt bao gồm albumin trứng, whey protein, protein đậu nành và gelatin.
Chất ổn định bọt được sử dụng trong phương pháp sấy bọt xốp
Bọt cần có chất ổn định hoặc chất tạo bọt trong pha liên tục để kéo dài độ bền Chất ổn định bọt, như polysaccharide, giúp tăng cường độ dẻo bề mặt và độ ổn định của bọt (Klitzing và Müller, 2002) Nhiều polysaccharide có tính ưa nước, ngăn không cho chúng bị hấp phụ tại bề mặt phân cách, từ đó củng cố thành bọt khí và cải thiện độ ổn định (Zhang và cộng sự, 2017) Các chất ổn định phổ biến bao gồm CMC, Xanthan gum, Arabic gum và Propylene Glycol Alginate.
Maltodextrin là sản phẩm thủy phân của tinh bột có đương lượng dextrose (DE) thấp hơn
Maltodextrin là một polysaccharide dạng bột màu trắng hoặc dung dịch cô đặc, bao gồm các đơn vị D-glucose liên kết chủ yếu bằng các liên kết α – (1→4) glycosidic với công thức chung (C6H10O5)nH2O Sản phẩm này được tạo ra từ tinh bột thông qua quá trình thủy phân một phần bằng acid hoặc enzyme Maltodextrin chứa cả amylose mạch thẳng và amylopectin mạch nhánh, với chiều dài chuỗi từ 3-20 phân tử glucose.
Maltodextrin, trái ngược với tinh bột thông thường, có khả năng hòa tan tốt trong nước và có các đặc tính hóa lý khác nhau tùy thuộc vào giá trị DE Khi DE tăng, khả năng hút ẩm, độ hòa tan và độ thẩm thấu cũng tăng, trong khi độ nhớt và độ kết dính giảm Maltodextrin có khả năng tạo gel và giữ nước, vì vậy nó được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm như một chất điều chỉnh kết cấu, tạo gel, giữ nước và thay thế chất béo Ngoài ra, nó còn thực hiện nhiều chức năng khác trong thực phẩm như tạo bọt, tạo màng và cung cấp khả năng.
17 chống vón cục, hỗ trợ khả năng phân tán và hòa tan, ngăn chặn sự kết tinh,… (Reuther và cộng sự, 1983)
Hình 2-7: Cấu trúc hóa học của Maltodextrin (Olechno và cộng sự, 2021)
Lòng trắng trứng chứa khoảng 88.6% nước, 9.7-10.6% protein và 0.4-0.9% carbohydrate, với protein là thành phần chính, làm cho nó trở thành nguồn thực phẩm giàu protein Protein trong lòng trắng trứng có nhiều vai trò chức năng như tạo bọt, tạo gel và nhũ hóa, do đó nó là nguyên liệu thực phẩm đa dụng Hiện nay, lòng trắng trứng có sẵn trên thị trường dưới nhiều dạng khác nhau, phổ biến nhất là dạng bột.
Lòng trắng trứng là một chất tạo bọt hiệu quả nhờ vào khả năng hấp thụ của các protein trên bề mặt không khí và nước, tạo thành màng đàn hồi xung quanh bọt khí (Lomakina và cộng sự, 2006) Khả năng này liên quan đến cấu trúc hóa học và tính chất vật lý của các protein như ovalbumin, ovomucin và ovoglobulin (Darmodaran và cộng sự, 1998) Các protein này có cấu trúc hình cầu với các nhóm sulfhydryl (-SH) tự do, liên kết disulfide và các nhóm không phân cực được bao gói bên trong (Kinsella, 1981) Khi có lực cắt cơ học tác động, lòng trắng trứng dễ dàng tạo bọt hơn.
Sự biến tính của 18 dàng tại bề mặt phân cách nước–không khí dẫn đến hiện tượng kết tụ protein, tạo thành một màng bền xung quanh các bọt khí Điều này góp phần thúc đẩy sự ổn định của bọt, như đã được Kinsella (1981) chỉ ra.
Các dẫn xuất của cellulose, như CMC, được sử dụng rộng rãi nhờ tính an toàn, tương thích sinh học và khả năng phân hủy sinh học CMC là một polymer mạch thẳng tan trong nước, có khả năng hoạt động như chất làm đặc, chất điều chỉnh độ nhớt, chất ổn định, chất tạo huyền phù và chất nhũ hóa trong sản phẩm thực phẩm Dưới dạng muối natri, CMC được coi là chất ổn định bọt hiệu quả về cơ học và nhiệt động học, do đó, nó là một trong những chất ổn định bọt phổ biến trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm.
Hình 2-8: Cấu trúc hóa học của sodium carboxymethyl cellulose (Nguồn: Kukrety và cộng sự, 2017)
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
2.7.1 Tình hình nghiên cứu trong nước Ở nước ta, các hợp chất có hoạt tính sinh học từ lá ổi chỉ mới được nghiên cứu trong thời gian gần đây (so với thế giới), nội dung các nghiên cứu chủ yếu xoay quanh việc khảo sát quá trình trích ly, định tính sự có mặt của các hợp chất phenolic có trong dịch chiết Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về việc bảo vệ các hợp chất có hoạt tính sinh học có trong lá ổi vẫn còn rất hạn chế dù cho đây là một hướng nghiên cứu rất giàu tiềm năng và có tính ứng dụng cao
2.7.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Trên toàn cầu, các hợp chất có hoạt tính sinh học từ lá ổi và các kỹ thuật vi bao để bảo tồn hoạt tính của polyphenol từ lá ổi đang được nghiên cứu sâu rộng Hầu hết các nghiên cứu hiện tại chủ yếu áp dụng phương pháp sấy phun để bảo vệ các hợp chất này Trong khi đó, vi bao bằng phương pháp sấy bọt xốp mới chỉ được thực hiện trên một số đối tượng như cao lương đỏ và vỏ cây lô hội.
Nasih và cộng sự (2013) đã nghiên cứu việc chiết xuất các chất chống oxy hóa từ vỏ cây lô hội bằng phương pháp sấy bọt xốp Dịch chiết từ vỏ cây lô hội được phối trộn với 10% MD và 0.3% tween 80, sau đó đồng nhất ở tốc độ 1800rpm trong 10 phút Mẫu cuối cùng được sấy khô ở 60°C và nghiền thành bột Kết quả cho thấy hoạt tính chống oxy hóa của sản phẩm đạt 88.31% khi đo bằng phương pháp DPPH, đồng thời sản phẩm có khả năng hấp thụ nước dễ dàng và hòa tan trong nước lạnh.
Nghiên cứu của Susanti và cộng sự (2021) cho thấy phương pháp sấy bọt xốp có hiệu quả trong việc duy trì tính ổn định của các chất hoạt tính sinh học trong cao lương đỏ Khi phối trộn với gum arabic, whey protein isolate và xanthan gum, phương pháp này đã giữ được 96.01% proanthocyanidin có trong dịch chiết ban đầu.
Phương pháp sấy bọt xốp cho thấy tiềm năng lớn trong việc bảo quản các chất có hoạt tính sinh học, đồng thời giúp giảm thiểu ảnh hưởng từ các yếu tố môi trường Đặc biệt, phương pháp này có chi phí thực hiện thấp, mang lại hiệu quả kinh tế cao.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Vật liệu và thiết bị
Bột lá ổi rừng, được chiết xuất từ lá ổi rừng (Psidium Guajava L.) thu hái tại huyện M’Drak, tỉnh Dak Lak, Việt Nam, được lựa chọn từ những lá già dài khoảng 10-12cm, không bị sâu hại Sau khi thu hái, lá được rửa sạch và sấy khô ở nhiệt độ 50 o C cho đến khi độ ẩm đạt dưới 10%, sau đó được xay thành bột mịn với kích thước nhỏ hơn 1mm Bột lá ổi được bảo quản trong túi zipper hút ẩm và lưu trữ trong tủ lạnh ở nhiệt độ -30 o C để phục vụ cho các nghiên cứu sau này.
Tất cả các hóa chất được sử dụng đều có nguồn gốc rõ ràng từ các nhà sản xuất uy tín, đảm bảo đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn chất lượng yêu cầu.
Acid gallic Himedia, Ấn Độ
Thuốc thử Folin-Ciocalteu Merck, Đức
CH3COOH Xilong, Trung Quốc
Bột lòng trắng trứng Công ty TNHH SX – TM - DV LE
– Máy quang phổ UH5300, Hitachi – Nhật
– Máy ly tâm Hermle Z366, Đức
– Máy sấy đối lưu Memmert UN55, Đức
– Máy khuấy từ gia nhiệt Phoenix, Đức
– Máy đo hoạt độ nước Freund EZ–200, Nhật
– Máy xay cầm tay Philips HR1603, Trung Quốc
– Máy lắc ống nghiệm Vortex ZX3, Đức
– Kính hiển vi điện tử quét SEM TM4000PLUS, Hitachi – Nhật
Phương pháp nghiên cứu
Hình 3-1: Sơ đồ nghiên cứu
–Tổng quan về polyphenol –Tổng quan về nguyên liệu –Tổng quan về phương pháp sấy bọt xốp
–Độ ẩm –Hàm lượng tro –TPC
Trong nghiên cứu này, chúng tôi thu nhận dịch chiết từ lá ổi rừng nhằm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ các vật liệu đến khả năng tạo hạt bao chiết xuất Đồng thời, chúng tôi cũng đánh giá các tính chất của hạt bao và xác định tổng hàm lượng polyphenol có trong dịch chiết.
–Xác định khả năng kháng oxy hóa –Hình thái bề mặt hạt bao (SEM)
Xác định các chỉ tiêu của lá ổi rừng
Tạo hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
Phương pháp thu nhận dịch chiết được thực hiện dựa theo nghiên cứu của Stojanovic và cộng sự (2011) với một số thay đổi
Nước cất được dùng làm dung môi chiết với tỷ lệ 1:20 (w/v) Quá trình chiết diễn ra trong bể ổn nhiệt ở 80°C trong 30 phút Sau đó, dịch được ly tâm ở tốc độ 3000 rpm trong 20 phút và lọc qua giấy lọc Whatman số 1 Dịch lọc được bảo quản ở -30°C cho đến khi sử dụng.
3.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ các vật liệu đến khả năng tạo hạt chiết xuất lá ổi rừng và các tính chất của hạt bao
Hạt chiết xuất từ lá ổi rừng được sản xuất thông qua phương pháp sấy bọt xốp, dựa trên nghiên cứu của tác giả Gao và các cộng sự (2022) với một số điều chỉnh.
EWP, MD và CMC được hòa tan với tỷ lệ khác nhau trong 100ml dịch chiết và khuấy ở 70 o C trong 30 phút bằng máy khuấy từ Sau khi hỗn hợp nguội ở nhiệt độ phòng, bọt xốp được tạo ra bằng máy xay cầm tay Philips HR1603 trong 4 phút Bọt sau đó được trải đều lên khay với độ dày khoảng 3mm và sấy ở 60 o C đến khi đạt khối lượng không đổi Cuối cùng, bọt sấy được cạo ra, nghiền nhỏ và bảo quản trong túi zipper có túi hút ẩm ở nhiệt độ phòng.
Bảng 3-1: Tỷ lệ vật liệu được sử dụng tạo hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
Mẫu Lượng dịch chiết (ml) EWP (g/100ml) MD (g/100ml) CMC (g/100ml)
– Chỉ tiêu hóa lý: Độ ẩm (%), tỷ lệ độ ẩm, hoạt độ nước, chỉ số hòa tan trong nước (%), tỷ lệ hấp thụ nước
– Hoạt tính sinh học: Hàm lượng polyphenol tổng (mgGAE/g), khả năng kháng oxy hóa (mg/ml)
– Hình thái bề mặt hạt bao (SEM).
Phương pháp phân tích
3.3.1 Xác định một số chỉ tiêu quan trọng của bột lá ổi rừng
3.3.1.1 Xác định độ ẩm của bột lá ổi rừng Độ ẩm của bột lá ổi rừng được xác định bằng cách sấy mẫu đến khối lượng không đổi ở 105°C theo AOAC (1999)
Thông số cần đo: Độ ẩm
– Cân 3 g bột cho vào đĩa petri (đĩa petri sạch đã được sấy đến khối lượng không đổi và cân chính xác khối lượng)
– Đặt mẫu vào tủ sấy và giữ ở nhiệt độ 105◦C trong 3 giờ
Sau 3 giờ, mẫu cần được làm nguội trong bình hút ẩm và tiến hành cân Quá trình sấy này nên được lặp lại nhiều lần, mỗi lần kéo dài 30 phút, cho đến khi khối lượng của mẫu đạt trạng thái ổn định.
Khối lượng giảm sau khi sấy được sử dụng để tính độ ẩm của bột và kết quả được tính theo công thức sau:
𝑊 2 : khối lượng của đĩa sấy và bột trước khi sấy (g)
𝑊 3 : khối lượng của đĩa sấy và bột sau khi sấy (g)
3.3.1.2 Xác định hàm lượng tro của bột lá ổi rừng
Hàm lượng tro của bột lá ổi rừng được xác định theo AOAC Official Method 942.05 Thông số cần đo: Hàm lượng tro
– Cân 5g bột lá ổi rừng cho vào chén sứ (chén sứ đã được sấy đến khối lượng không đổi và cân chính xác đến 0.0001g)
– Cho chén nung vào lò nung và nâng nhiệt độ từ từ cho đến 550 o C Tiến hành nung mẫu đến khi thu được tro trắng (4-5h)
– Để nguội trong bình hút ẩm và cân Tiếp tục nung thêm ở nhiệt độ trên và cân cho đến trọng lượng không đổi
Hàm lượng tro (%) được tính theo công thức:
𝐺: khối lượng của chén nung (g)
𝐺 1 : khối lượng chén và mẫu trước khi nung (g)
𝐺 2 : khối lượng chén và mẫu sau khi nung (g)
3.3.1.3 Xác định hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) trong dịch chiết bột lá ổi rừng
Mục đích: Xác định hàm lượng polyphenol tổng số trong dịch chiết bột lá ổi rừng
Thông số cần đo: Hàm lượng polyphenol tổng số (mgGAE/g chất khô)
Hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 9745-1:2013/ISO 14502-1:2005 Đầu tiên, pha loãng dịch mẫu với nồng độ phù hợp và hút 1ml dung dịch vào ống nghiệm Sau đó, thêm 5 mL thuốc thử Folin - Ciocalteu (pha loãng 10 lần) và để yên trong 3 phút Tiếp theo, thêm 4 mL Na2CO3 7.5%, lắc đều và để trong bóng tối ở nhiệt độ phòng trong 30 phút Độ hấp thu của dung dịch được đo ở bước sóng 765 nm bằng máy quang phổ UH5300 (Nhật Bản) Gallic acid được sử dụng làm chất chuẩn, và tổng hàm lượng polyphenol được tính toán dựa trên giá trị tương đương với gallic acid (gallic acid equivalents - GAE) theo đường chuẩn.
𝐶: hàm lượng polyphenol tổng (mgGAE/g)
𝑐: giá trị độ hấp thu tương ứng với đường chuẩn acid gallic (mg/mL)
𝑚: khối lượng phần mẫu (g) d: hệ số pha loãng mẫu
3.3.2 Xác định tính chất hóa lý của hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
3.3.2.1 Xác định độ ẩm của hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
Tương tự cách xác định độ ẩm của bột lá ổi rừng đã được trình bày ở mục 3.3.1.1
3.3.2.2 Xác định tỷ lệ độ ẩm (MR) của hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
Tỷ lệ độ ẩm (MR) được xác định theo (Shen và cộng sự, 2021)
𝑀 0 MR: tỷ lệ độ ẩm
M0: độ ẩm (%) tại thời điểm ban đầu
Mt: độ ẩm (%) tại thời điểm sấy t
Me: độ ẩm cân bằng (%) được coi là 0
3.3.2.3 Hoạt độ nước (A w ) của hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
Hoạt độ nước của bột được đo bằng máy đo hoạt độ nước Freund EZ-200, Nhật Bản Thông số cần đo: Aw
3.3.2.4 Chỉ số hòa tan trong nước (WSI) và tỷ lệ hấp thụ nước (WAR) của hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
Mục đích: Xác định khả năng hoàn nguyên của bột thành phẩm
Thông số cần đo: WSI (%), WAR (g/g)
WSI và WAR của hạt bao chiết xuất lá ổi rừng được xác định theo phương pháp được mô tả bởi Affandi và cộng sự (2017)
1g bột được cho vào 30ml nước cất và lắc đều trong bể ổn nhiệt ở 50 o C trong 30 phút Sau đó, hỗn hợp được ly tâm trong 10 phút ở tốc độ 3500 vòng/phút
– Đối với phương pháp đo WSI: phần dịch nổi phía trên sau khi ly tâm được gạn vào đĩa petri và tiến hành sấy qua đêm ở 105 o C
– Đối với phương pháp đo WAR: phần cặn còn lại trong ống ly tâm sau khi gạn dịch nổi được thu lại và cân
𝐸 𝐸: khối lượng mẫu ban đầu (g)
𝑚 𝑅 : khối lượng chất khô còn lại sau khi sấy (g)
𝑚 𝑔 : khối lượng phần cặn thu được sau khi ly tâm (g)
3.3.3 Xác định hoạt tính sinh học của hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
3.3.3.1 Xác định hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) của hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
Mục đích của nghiên cứu này là xác định hàm lượng polyphenol tổng số trong mẫu hạt bao chiết xuất từ lá ổi rừng, với thông số cần đo là hàm lượng polyphenol tổng số được tính bằng mg GAE trên mỗi gram chất khô.
Cân 0.1g mẫu và hòa tan vào 1ml dung dịch ethanol:acetic acid:nước cất (50:8:42), sau đó lắc đều trong 1 phút bằng máy vortex Tiến hành gạn lấy phần dịch và lọc qua giấy lọc để phân tích hàm lượng polyphenol tổng số (Cilek và cộng sự, 2012) Phương pháp xác định TPC được thực hiện theo quy trình đã mô tả trong phần 3.3.1.3.
3.3.3.2 Xác định khả năng kháng oxy hóa của hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
Mục đích: Xác khả năng chống oxy hóa của mẫu thu được
Thông số cần đo: IC50
Cân 0.1g mẫu hòa tan vào 1ml dung dịch ethanol, axit acetic và nước cất theo tỷ lệ 50:8:42 (v/v/v) và lắc đều bằng máy vortex trong 1 phút Sau đó, gạn lấy phần dịch và lọc qua giấy lọc để tiến hành phân tích khả năng kháng oxy hóa (Cilek và cộng sự, 2012).
Khả năng dập tắt gốc tự do DPPH được thực hiện theo nghiên cứu của Tang Van Nguyen và cộng sự (2015) Dung dịch DPPH làm việc được chuẩn bị bằng cách pha loãng dung dịch DPPH gốc với methanol (0.24 g/l) để đạt được độ hấp thụ 1.1 ± 0.02 ở bước sóng 517 nm Sau đó, 0.1 ml dịch chiết được hút vào 3.9 ml dung dịch DPPH trong ống nghiệm và để trong 30 phút.
Nhiệt độ phòng được duy trì ở mức 28 độ C trong quá trình thí nghiệm Độ hấp thụ của dung dịch phản ứng được đo tại bước sóng 517 nm bằng máy quang phổ Đồng thời, mẫu trắng với cùng lượng methanol và dung dịch DPPH cũng được kiểm tra để đo độ hấp thụ.
Khả năng dập tắt gốc tự do ABTS được nghiên cứu bởi Quang-Vinh Nguyen và cộng sự (2022) Dung dịch ABTS làm việc được chuẩn bị từ hỗn hợp ABTS 7.4 mM và Kali Persulfate 2.6 mM, bảo quản trong 12 giờ ở nơi tối để đạt được nồng độ hấp thụ 1.1 ± 0.02 tại bước sóng 734 nm Sau đó, 2.85 ml dung dịch ABTS được thêm vào ống nghiệm chứa 0.15 ml dịch chiết, lắc đều và để phản ứng trong 2 giờ trong bóng tối trước khi đo độ hấp thụ.
734 nm Hoạt tính kháng oxy hóa được tính theo công thức
AB và AA đại diện cho độ hấp thụ màu của mẫu kiểm chứng (chỉ chứa dung môi) và độ hấp thụ màu của dung dịch phản ứng sau 2 giờ phản ứng với dịch chiết.
Kết quả hoạt tính dập tắt gốc tự do được đo bằng IC50 (Nồng độ ức chế tối thiểu 50%) IC50 thể hiện nồng độ dịch chiết có khả năng làm giảm 50% gốc tự do DPPH và ABTS.
3.3.4 Hình thái bề mặt hạt bao
Hạt bao được phân tích hình thái bề mặt thông qua kính hiển vi điện tử quét (SEM) Để chuẩn bị mẫu, hạt bao được cố định lên đế mẫu bằng băng dính hai mặt và sau đó được phủ một lớp platinum Quan sát hình thái hạt bao diễn ra ở điện áp 5kV, với các hình ảnh thu được ở độ phóng đại 200x và 500x để thể hiện kết quả SEM.
Phương pháp xử lý số liệu
Các số liệu thu thập từ các lần lặp lại thí nghiệm đã được phân tích và xử lý thống kê bằng phần mềm Minitab 19 và Excel 2019 Biểu đồ được tạo ra bằng phần mềm Microsoft Excel 2019.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Kết quả xác định một số chỉ tiêu quan trọng trong bột lá ổi rừng
Kết quả phân tích độ ẩm và hàm lượng tro của bột lá ổi rừng được trình bày trong Bảng 4-1
Bảng 4-1: Kết quả xác định hàm lượng ẩm và tro trong bột lá ổi
Chỉ tiêu Hàm lượng Độ ẩm (%) 7.33 ± 0.66
Hàm lượng polyphenol tổng (mgGAE/g chất khô)
Độ ẩm của bột lá ổi rừng chỉ đạt 7.33%, điều này giúp thuận lợi cho việc bảo quản và vận chuyển (Saohin và cộng sự, 2009) Hơn nữa, sự thay đổi trong cấu trúc vi mô của các mô thực vật sau quá trình sấy cũng hỗ trợ cho việc tách các hợp chất polyphenol, giúp chúng hòa tan dễ dàng vào dung môi và nâng cao hiệu suất trích ly (Harnkarnsujarit và cộng sự, 2016; Oikonomopoulou và cộng sự).
Nghiên cứu của Marja và cộng sự (1999) về hàm lượng polyphenol của 92 loài thực vật ăn được và không ăn được cho thấy hàm lượng polyphenol phụ thuộc vào từng loài, với giá trị TPC dao động từ 0.2 đến 155.3 (mgGAE/g chất khô) Các thực vật có hàm lượng polyphenol lớn hơn 20 (mgGAE/g chất khô) được ghi nhận có hoạt tính chống oxy hóa mạnh Đặc biệt, lá ổi rừng có hàm lượng polyphenol cao, đạt 114.845 (mgGAE/g chất khô), cho thấy hoạt tính sinh học mạnh mẽ của loại thực vật này.
Nghiên cứu của Theo Nguyễn và cộng sự (2022) đã khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng các hợp chất phenolic và hoạt động chống oxy hóa, chống đái tháo đường in vitro của lá ổi rừng Kết quả cho thấy lá ổi rừng sấy khô ở 50°C và được trích ly bằng ethanol 50% với tỷ lệ nguyên liệu và dung môi là 1:10 mang lại hàm lượng phenolic và flavonoid cao, đồng thời cải thiện hoạt động chống oxy hóa.
Nghiên cứu chỉ ra rằng lá ổi rừng có khả năng chống oxy hóa và chống đái tháo đường cao, với chỉ số TPC đạt 145.38 (mgGAE/g chất khô) Tuy nhiên, hàm lượng polyphenol thu được từ lá ổi rừng sấy ở 50 oC chỉ đạt 114.845 (mgGAE/g chất khô, có thể do ảnh hưởng của nhiều yếu tố như phương pháp, dung môi, thời gian và nhiệt độ trong quá trình trích ly Theo Qian và cộng sự (2004), chiết xuất lá ổi bằng ethanol 50% cho thấy hoạt động chống oxy hóa vượt trội hơn so với việc sử dụng nước, khẳng định tính chính xác của kết quả nghiên cứu này.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ vật liệu đến tỷ lệ độ ẩm (MR) của hạt bao chiết xuất lá ổi rừng
Độ ẩm là yếu tố quan trọng của bột, ảnh hưởng đến hiệu quả sấy khô (Shrestha và cộng sự, 2007) Hạt bao chiết xuất từ lá ổi rừng được sấy bằng phương pháp sấy bọt xốp có độ ẩm từ 1.55 - 3.95% (Bảng 4-2) Phương pháp này giúp giảm độ ẩm xuống dưới 4%, cho thấy sấy bọt xốp là lựa chọn tối ưu cho sản xuất bột (Darniadi và cộng sự, 2022).
Bảng 4-2: Kết quả độ ẩm của các mẫu khảo sát
Các chữ cái khác nhau biểu thị sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê (p