TỔNG QUAN
Giới thiệu về cây ổi
2.1.1 Nguồn gốc và phân bố
Cây ổi có tên khoa học là Psidium guajava L., thuộc họ Myrtaceae, chi Psidium, loài P guajava Đây là loài thực vật có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới châu Mỹ, cụ thể là khu vực miền nam Mexico hoặc trải dài qua Trung Mỹ.
Kể từ năm 1526, nó phổ biến ở các khu vực ẩm của vùng nhiệt đới Mỹ và Tây Ấn
Ngày nay được phân bố trên khắp các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới (Pommer & Murakami, 2009)
2.1.2 Đặc điểm hình thái của cây ổi
Cây ổi là loại cây ăn trái có chiều cao khoảng 3 - 4 m, với vỏ mỏng, trơn nhẵn và có thể tróc ra thành từng mảnh khi cây già đi Cành non của cây có tiết diện hình vuông, lông mềm, trong khi cành già có hình trụ nhẵn Lá cây mọc đối nhau, thường có hình trái xoan hoặc hình trứng, với kích thước dài từ 9 - 11 cm và rộng từ 3 - 6 cm Hoa ổi có màu trắng, thường mọc đơn lẻ hoặc tập trung thành 2 - 3 cái ở kẽ lá, và thường ra hoa vào khoảng tháng 3 - 4 Quả ổi khi chín thường có hình cầu hoặc hình trứng, với ruột màu trắng hoặc vàng và nhiều hạt hình bầu dục, thường chín vào khoảng tháng 8 - 9.
Ổi là loài cây ưa khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, phát triển tốt trong điều kiện ánh sáng dồi dào Nhiệt độ lý tưởng cho sự sinh trưởng của ổi là từ 23-28 độ C, trong khi nhiệt độ từ 15-45 độ C là giới hạn cho sự phát triển của cây Tuy nhiên, khí hậu ẩm và sương mù nhiều ở Việt Nam có thể ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển và ra hoa của ổi, mặc dù đây là loại cây có khả năng chịu hạn tốt.
2.1.3 Các giống ổi Ở Việt Nam, ổi là loại trái cây phổ biến và dễ tiếp cận đến người tiêu dùng, chúng có mặt ở khắp các địa phương, cả vùng đồng bằng lẫn miền núi, trừ vùng cao trên 1500m
Có khoảng từ 5 - 10 giống ổi các loại khác nhau như: ổi Bo, ổi xá lị nghệ, ổi sẻ, ổi mỡ, ổi đào, ổi ruột hồng (da láng, da sần) …
Gần đây, một số giống cây ổi mới không hạt đã được phát triển, bao gồm ổi không hạt Đài Loan, ổi không hạt Thái Lan và ổi không hạt Mã Lai, mang lại nhiều lựa chọn đa dạng cho người trồng và người tiêu dùng.
Dưới đây là một số giống ổi phổ biến ở Việt Nam:
Bảng 2.1 Một số giống ổi phổ biến ở Việt Nam và đặc điểm của chúng
(Monique S.J Simmonds và cộng sự, 2015)
Tên giống Đặc điểm của giống
Cây sinh trưởng mạnh, năng suất cao, có hình quả lê, thịt quả trắng, giòn, mùi thơm và vị ngon
Lớp vỏ sần và lõi quả có hạt cứng (tỷ lệ thịt quả < 77%)
Cây sinh trưởng mạnh mẽ và cho năng suất cao, với quả có hình dạng lê đặc trưng, bề mặt láng mịn và thịt quả hồng đỏ, giòn ngon Đặc biệt, quả có mùi thơm hấp dẫn và vị ngon đôi khi hơi chát, tạo nên một trải nghiệm ẩm thực phong phú.
Lõi quả có hạt cứng (tỷ lệ thịt quả < 69%) Ổi Đài Loan
Cây sinh trưởng khá mạnh, năng suất cao, có hình cầu, bề mặt láng, thịt quả trắng, giòn, mùi thơm và vị rất ngon
Lõi quả có hạt cứng và số hạt/quả trung bình (tỷ lệ thịt quả < 74%) Ổi sẻ
Cây sinh trưởng khá mạnh, năng suất cao, có hình cầu hoặc hình quả lê, thịt quả đỏ, mùi rất thơm và vị ngọt
Quả có kích thước nhỏ (< 100g/quả), nhiều hạt, to và cứng, tỷ lệ thịt quả thấp Ổi không hạt Thái
Cây phát triển mạnh mẽ với dáng thuôn dài và bề mặt láng mịn Quả có thịt trắng kem, chắc và giòn, mang lại hương thơm vừa phải và vị chua ngọt đặc trưng Điểm nổi bật của loại quả này là tỷ lệ thịt quả cao hơn 90%, gần như không chứa hạt, tạo nên trải nghiệm thưởng thức tuyệt vời.
Tỷ lệ sai trái biến động, năng suất khá nếu được chăm sóc tốt
6 Ổi không hạt Mã Lai
Cây sinh trưởng mạnh, thịt quả trắng, giòn, vị ngọt hơi chua và hầu như không có hạt (tỷ lệ thịt quả cao > 90%)
Tỷ lệ sai trái thấp và năng suất trung bình, có hình cầu hơi dẹt và lệch tâm, bề mặt sần Mùi thơm khá
2.1.4 Thành phần hóa học của lá ổi
Lá ổi là một bộ phận quan trọng của cây ổi, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe Với các đặc tính kháng khuẩn, chống oxy hóa, chống ung thư và chống loét, lá ổi đã được ứng dụng rộng rãi trong điều trị nhiều bệnh lý khác nhau, như nghiên cứu của A M Metwally và cộng sự đã chỉ ra vào năm 2010.
The guava leaf contains various chemical compounds, including α-pinene, β-pinene, limonene, and menthol, as well as terpenyl acetate, isopropyl alcohol, and longicyclene Additionally, it is rich in caryophyllene, β-bisabolene, and β-copanene, along with farnesene, humulene, and selinene The leaf also contains mallic acids, nerolidiol, β-sitosterol, ursolic acid, and guayavolic acid, as well as cineol, quercetin, and avicularin Furthermore, it is a source of resin, tannin, eugenol, and guajavolide, a compound with potential health benefits.
1) và guavenoic acid (2 α-,3 β-,6 β-,23-tetrahydroxyurs12,20(30)-dien-28-oic acid, triterpene oleanolic acid, triterpenoids, flavinone-2 2’-ene, prenol, dihydrobenzophenanthridine và cryptonine (Shirur Dakappa Shruthi và cộng sự, 2013)
❖ Các chất có hoạt tính sinh học trong lá ổi
Polyphenol là các hợp chất tự nhiên có khả năng chống oxy hóa hiệu quả, thường được tìm thấy trong thực vật Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể bằng cách trung hòa các gốc tự do, từ đó giúp ngăn ngừa nhiều căn bệnh khác nhau Polyphenol có cấu trúc đặc trưng với một hoặc nhiều nhóm hydroxyl gắn trực tiếp vào vòng thơm (vòng benzen), tạo nên tính chống oxy hóa mạnh mẽ của chúng.
Flavonoid là một nhóm thuộc polyphenol, bao gồm hơn 8000 hợp chất đã được phát hiện và nghiên cứu nhiều nhất trong các hợp chất polyphenol Chúng có bộ khung hóa học đặc trưng là C6−C3−C6’, tạo nên sự đa dạng và phong phú trong cấu trúc hóa học của flavonoid.
Hình 2 1 Cấu trúc cơ bản của flavonoid
Các flavonoid được phân loại thành nhiều phân lớp khác nhau dựa trên tính chất cơ bản của cấu trúc Các phân lớp này bao gồm vòng dị tố (đóng và mở), sự có mặt hoặc không có mặt của liên kết đôi ở vị trí C2 và nhóm carbonyl ở vị trí C4, cũng như vị trí của vòng B (ở vị trí C2 hoặc C3) Đặc biệt, hầu hết các flavonoid đều có nhóm thế OH ở vị trí C5 và C7, trong khi vòng B thường có nhóm thế ở vị trí C3’ và C4’.
Một số phương pháp trích ly polyphenol từ thực vật
❖ Phương pháp ngâm dung môi (Cuong Xuan Dang và cộng sự, 2014)
Ngâm dung môi là một phương pháp cổ điển và đơn giản, dễ thực hiện, giúp tiết kiệm chi phí sản xuất và phù hợp với mô hình quy mô nhỏ Mặc dù vậy, phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian và lượng dung môi lớn, hạn chế hiệu quả trong sản xuất quy mô lớn.
- Nguyên liệu được được xử lý sơ bộ (xay hoặc nghiền nhỏ) mục đích là để tăng diện tích tiếp xúc với dung môi
- Tiến hành ngâm nguyên liệu trong dung môi
- Lọc bỏ cặn, sau đó đuổi dung môi ra khỏi dịch chiết
❖ Phương pháp Soxhlet (Viljem Vek và cộng sự, 2017)
Phương pháp Soxhlet là một kỹ thuật trích ly cổ điển, phù hợp cho việc chiết xuất chất béo, các hợp chất sinh học và polyphenol từ các loài thực vật khác nhau Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, người ta có thể lựa chọn các loại dung môi khác nhau để hỗ trợ quá trình trích ly Dung môi sẽ giúp polyphenol hòa tan và hóa hơi ở nhiệt độ cao, cho đến khi đạt được kết quả mong muốn.
8 không còn polyphenol trong mẫu Sau đó, cho bay hơi dung môi để giữ lại hợp chất hữu cơ cần phân tích
Mặc dù phương pháp trích ly này có vẻ đơn giản và phù hợp với mọi loại nguyên liệu, nhưng nó lại tiềm ẩn những hạn chế đáng kể Quá trình trích ly này không chỉ đòi hỏi thời gian dài mà còn tiêu tốn một lượng lớn dung môi, gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người.
❖ Phương pháp trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm (Venâncio Alves Amaral và cộng sự,
Phương pháp trích ly bằng sóng siêu âm là một kỹ thuật hiện đại giúp tăng hiệu suất trích ly các hoạt chất từ thực vật Quá trình này sử dụng sóng siêu âm để tạo ra áp suất lớn, phá vỡ các tế bào trên bề mặt và bên trong vật liệu, từ đó làm tăng khả năng khuếch tán chất tan Các tác động siêu âm, cơ học và nhiệt phá hủy thành tế bào, đẩy nhanh quá trình giải phóng, khuếch tán và hòa tan các chất nội bào, giúp tăng hiệu suất trích ly các polysaccharide Theo nghiên cứu của Luo You và cộng sự (2018), phương pháp trích ly bằng sóng siêu âm có lợi để tăng hiệu suất trích ly các hoạt chất từ thực vật.
Trích ly với sự hỗ trợ của sóng siêu âm là một phương pháp hiệu quả và thân thiện với môi trường, được sử dụng để tách chiết các thành phần hoạt tính quan trọng như phenol, carotenoid và protein Phương pháp này cho phép đạt được hiệu suất trích ly cao hơn và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Phương pháp trích ly hỗ trợ vi sóng là một phương pháp trích ly hiện đại, cho phép tiết kiệm thời gian và đạt hiệu suất trích ly cao hơn Khi sử dụng vi sóng, vật liệu sẽ hấp thụ năng lượng và chuyển hóa thành nhiệt năng, khiến nhiệt độ tăng lên và tế bào bị mất nước do bốc hơi và phá vỡ Điều này dẫn đến việc hợp chất cần trích ly thoát ra ngoài Ưu điểm của phương pháp này là giảm lượng nguyên liệu và dung môi sử dụng, đồng thời tăng hiệu quả trích ly.
Tuy nhiên, phương pháp này cũng tồn tại một số hạn chế đáng kể, đặc biệt là không phù hợp khi áp dụng ở quy mô lớn Một trong những nhược điểm chính của phương pháp này là nhiệt độ sôi của dung môi tăng lên khá nhanh, điều này dễ dẫn đến tình trạng cháy nổ nguy hiểm.
Phương pháp trích ly bằng chất lỏng siêu tới hạn là một phương pháp hiện đại, thân thiện với môi trường và có thể thay thế cho các phương pháp trích ly truyền thống khác Các chất lỏng siêu tới hạn thường được sử dụng bao gồm methane, carbon dioxide (CO2), ethane, propane, amonia, ethanol, benzene và nước, trong đó carbon dioxide (CO2) là phổ biến nhất do tính ổn định, ít độc tính và chi phí thấp Ưu điểm của phương pháp này là quá trình trích ly diễn ra nhanh chóng và dễ dàng hơn nhờ nhiệt độ tới hạn thấp của CO2.
❖ Phương pháp trích ly sử dụng áp suất cao (phương pháp chiết xuất nhanh) (Hsiao
– Wen Huang và cộng sự, 2013) Đây là phương pháp trích ly hiện đại bao gồm ba giai đoạn
Giai đoạn tăng áp suất là bước quan trọng trong quá trình chiết xuất bằng công nghệ HPE Ở giai đoạn này, nguyên liệu cần trích ly được trộn với dung môi chiết và cho vào bình áp suất, sau đó đóng kín và tăng áp suất từ khí quyển lên áp suất cài đặt trong thời gian ngắn Sự chênh lệch áp suất lớn giữa bên trong và bên ngoài tế bào gây biến dạng và phá hủy thành tế bào, cho phép dung môi thấm nhanh qua màng vỡ vào tế bào Điều này dẫn đến tốc độ truyền khối của chất tan rất lớn, giúp rút ngắn thời gian chiết xuất so với các công nghệ chiết xuất chất lỏng thông thường và siêu tới hạn.
Giai đoạn duy trì áp suất đóng vai trò quan trọng trong quá trình chiết xuất, khi áp suất cực cao thay đổi nhanh chóng dẫn đến sự thay đổi thể tích của dịch chiết và độ khuếch tán giữa gradient nồng độ và dung môi chiết Áp suất được duy trì trong một khoảng thời gian để cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài tế bào, cho phép dung môi chiết xuất thấm nhanh vào tế bào và tiếp xúc với các chất bên trong Quá trình này giúp hòa tan thành phần hoạt tính trong thời gian ngắn, và năng suất của thành phần hoạt tính được chiết xuất có thể được tăng lên bằng cách kéo dài thời gian duy trì áp suất.
Giai đoạn giảm áp là giai đoạn quan trọng trong quá trình HPE, thường kết thúc trong vài giây Trong giai đoạn này, áp suất trong tế bào giảm nhanh chóng từ áp suất cực cao xuống áp suất khí quyển, làm thay đổi các liên kết không cộng hóa trị như liên kết hydro, liên kết ion và tương tác kỵ nước Sự thay đổi này kiểm soát cấu trúc 3D cao phân tử của tế bào, khiến các tế bào giãn nở và chất lỏng tác động mạnh mẽ vào thành tế bào và màng tế bào.
Sự biến dạng đáng kể của tế bào, màng sinh chất, màng nhân, không bào và vi ống có thể dẫn đến tổn thương màng và tăng tính thấm, giảm khả năng chống khuếch tán và thấm Khi sự biến dạng vượt quá giới hạn nhất định, cấu trúc tế bào trở nên lỏng lẻo, xốp và bị phá vỡ, cho phép thành phần hoạt tính tiếp xúc hoàn toàn với dung môi chiết và khuếch tán ra khỏi tế bào nhanh chóng Ngược lại, nếu sự biến dạng không vượt quá giới hạn này, sự chênh lệch áp suất cao sẽ dẫn đến dòng chảy của dung môi cùng với thành phần hoạt tính hòa tan, đạt được chiết xuất hiệu quả Giai đoạn giảm áp càng ngắn thì lực tác động càng mạnh, dẫn đến hình thành nhiều lỗ và khoảng trống hơn trong tế bào, tăng diện tích bề mặt của nguyên liệu thô và giảm khả năng chống lại sự khuếch tán của hợp chất hoạt động, đồng thời cải thiện sự tiếp xúc với dung môi chiết để đạt được hiệu suất chiết cao hơn.
❖ Ưu, nhược điểm của các phương pháp trích ly
Bảng 2.2 Ưu, nhược điểm của các phương pháp trích ly
Phương pháp trích ly Ưu điểm Nhược điểm
Ngâm dung môi Đơn giản và rẻ Tốn rất nhiều thời gian
Soxhlet Đơn giản và rẻ
Tốn thời gian, sự phân hủy có thể xảy ra của các chất bền nhiệt
Chất lỏng siêu tới hạn
Nhanh chóng, tiêu thụ dung môi thấp và chọn lọc
Giá cao, nhiều biến số liên quan
Trích ly có hỗ trợ vi sóng Nhanh chóng, đơn giản, chi phí vừa phải
Sự phân hủy có thể xảy ra của các chất bền nhiệt Trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm Đơn giản và rẻ, tiết kiệm thời gian
Sự suy giảm có thể xảy ra của chất phân tích bền nhiệt Áp suất cao Nhanh, tiêu thụ dung môi thấp
Giá cao, nhiều biến số liên quan, sự suy giảm có thể xảy ra của chất phân tích bền nhiệt
Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước
Dịch chiết lá ổi chứa nhiều hợp chất có lợi cho sức khỏe con người, thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước trong việc tìm hiểu và ứng dụng những tác dụng tuyệt vời này.
2.3.1 Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước
❖ Tác dụng điều trị bệnh tiểu đường loại 2
Guava leaf extract is rich in various bioactive compounds, including tannins, polyphenols, flavonoids, saponins, steroids, terpenoids, triterpenoid pentacyclic, guiajaverin, quercetin, and other chemical constituents that have been found to exhibit potential hypoglycemic and hypotensive effects (Joseph B & Priya R.M., 2011).
Các hợp chất trong dịch chiết lá ổi có khả năng làm giảm chỉ số lượng đường huyết trong máu thông qua hoạt động ức chế enzyme α-glucosidase Quá trình này diễn ra khi carbohydrate từ thức ăn được phân cắt thành các phân tử nhỏ hơn nhờ sự xúc tác của các enzyme từ ruột non Enzyme α-glucosidase làm tăng sự hấp thu carbohydrate từ ruột, dẫn đến hàm lượng glucose trong máu tăng nhanh sau khi dùng bữa ăn Tuy nhiên, dịch chiết lá ổi có khả năng bất hoạt và ức chế các enzyme này, hạn chế khả năng hấp thụ carbohydrate và giúp kiểm soát lượng đường huyết trong máu.
Nghiên cứu của Yoriko Deguchi và Kouji Miyazaki (2010) chỉ ra rằng các hợp chất chiết xuất từ lá ổi có thể được sử dụng để điều trị bệnh tiểu đường trên toàn thế giới Tại Nhật Bản, trà lá ổi đã được cấp phép và chứng nhận là thực phẩm chức năng giúp giảm lượng đường trong máu, cho phép thương mại hóa Các nghiên cứu in-vivo trên động vật như cá và chuột cũng cho thấy dịch chiết lá ổi có khả năng giảm chỉ số đường huyết Đặc biệt, một số mô hình thí nghiệm trên chuột đã chứng minh rằng dịch chiết từ lá ổi có thể làm giảm hormone adiponectin, dẫn đến giảm hàm lượng cholesterol trong máu.
Nhiều nghiên cứu và thí nghiệm đã được thực hiện để kiểm tra tác dụng ức chế enzyme α-glucosidase của trà lá ổi trên chuột Kết quả cho thấy, khi sử dụng trà lá ổi, lượng đường huyết trong máu của chuột giảm đáng kể Các thí nghiệm được tiến hành bằng cách cho chuột nhịn ăn qua đêm, sau đó tiêm dịch chiết từ lá ổi và nạp đường sucrose hoặc maltose Sau khi đo lượng đường huyết tại các mốc thời gian từ 0-120 phút, kết quả cho thấy lượng đường huyết giảm đáng kể.
Nghiên cứu đã chứng minh rằng chiết xuất từ lá ổi có khả năng làm giảm lượng đường glucose trong máu đáng kể Cụ thể, sau khi nạp tinh bột hòa tan với liều 250 mg/kg, lượng đường glucose trong máu giảm xuống chỉ còn 37,8% so với đối chứng Ngoài ra, khi nạp đường saccharose và maltose với liều 500 mg/kg, chỉ số đường huyết cũng giảm đáng kể, lần lượt xuống còn 31,0% và 29,6% so với đối chứng Kết quả này cho thấy chiết xuất từ lá ổi có hiệu quả tốt trong việc làm giảm lượng đường huyết trong máu.
Hình 2 2 Tác động của trà lá ổi đối với lượng đường huyết sau khi ăn
Năm 2010, Yoriko Deguchi và cộng sự đã thực hiện một thử nghiệm trên cơ thể con người với 19 đối tượng trên 40 tuổi, bao gồm cả những người có và không có bệnh tiểu đường Các đối tượng này đều có chỉ số khối lượng cơ thể (BMI) lớn hơn 22.0, cho thấy tình trạng thừa cân hoặc béo phì, và chỉ số đường huyết khi đói là 103.0 ± 14.3 (mg/dl) Để thực hiện thử nghiệm, các đối tượng sẽ phải nhịn ăn qua đêm liên tục trong vòng 11 giờ.
Một nghiên cứu đã được thực hiện với 13 đối tượng, bắt đầu bằng việc ăn 200g gạo đã nấu chín và uống một chai nước nóng 190mL Sau đó, họ được uống một chai trà lá ổi chứa khoảng 400 mg chất chiết xuất từ lá ổi vào tuần tiếp theo Kết quả cho thấy, sau khi sử dụng trà lá ổi, hàm lượng đường huyết trong máu đã giảm đáng kể, từ 170 (mg/dl) xuống chỉ sau 30 phút.
154 (mg/dl), đến 150 phút, lượng đường huyết giảm mạnh xuống còn chọn nồng độ enzyme thích hợp
+ Pha loãng mẫu bằng đệm
- A0 là độ hấp thụ của mẫu kiểm chứng (mẫu chỉ chứa dung môi hòa tan cao chiết) ở thời điểm ban đầu
- A1 là độ hấp thụ của mẫu thí nghiệm
Để đánh giá hoạt tính ức chế α-amylase, các mẫu thử được chuẩn bị bằng cách trộn 200 μL dung dịch chiết với nồng độ khác nhau và 300 μL dung dịch α-amylase (2 μg/mL), sau đó ủ ở 37°C trong 10 phút Tiếp theo, 400 μL dung dịch tinh bột 1% trong đệm phosphate được thêm vào và ủ tiếp ở 37°C trong 20 phút Phản ứng được kết thúc bằng cách bổ sung 2 mL axit dinitrosalicylic, sau đó ủ thêm 10 phút trong nước sôi và làm nguội đến nhiệt độ phòng Độ hấp thụ của mẫu được đo ở bước sóng 540 nm bằng máy UV-VIS và so sánh với mẫu kiểm chứng chỉ chứa dung dịch đệm, tinh bột và axit dinitrosalicylic.
Để xác định tổng hàm lượng polyphenol (TPC), một đường chuẩn polyphenol được xây dựng bằng cách trộn 0,5 mL dung dịch axit gallic trong methanol với nồng độ 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05 mg/mL với 2,5 mL thuốc thử Folin-Ciocalteu pha loãng 10 lần và 2 mL natri cacbonat 75g/l Giá trị hấp thụ được đo sau 30 phút ở 20°C và 765 nm Dịch chiết thực vật được trộn với thuốc thử và đo giá trị hấp thụ sau 30 phút để xác định TPC Kết quả được biểu thị bằng đương lượng axit gallic (GAE)/g dw và được tính theo công thức đã xác định.
C = c* V/m Trong đó: C: Hàm lượng polyphenol tổng (mgGAE/g) c: Giá trị độ hấp thu tương ứng với đường chuẩn acid gallic (mg/mL)
V: Thể tích mẫu (mL) m: Khối lượng dịch mẫu (g)
Phương pháp xử lý số liệu
Các thí nghiệm được thực hiện và lặp lại ít nhất 3 lần để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy Sau đó, số liệu thô được xử lý và trình bày dưới dạng bảng số liệu và biểu đồ bằng phần mềm Excel phiên bản Microsoft Office 365 Để đánh giá sự khác biệt giữa các nghiệm thức, phương pháp phân tích phương sai ANOVA (p < 0.05) được áp dụng thông qua phần mềm Statgraphics Centurion XV Cuối cùng, thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả được tối ưu hóa bằng phần mềm Design Expert 12 version 12.0.3 – StatEase.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Độ ẩm của bột lá ổi
Kết quả xác định độ ẩm của bột lá ổi rừng được trình bày trong bảng 4.1
Bảng 4.1 Hàm lượng ẩm có trong bột lá ổi
Bột + đĩa (sau sấy) (g) 43.883 43.778 37.795 Độ ẩm (%) 8.633 7.880 7.919 Độ ẩm trung bình (%) 8.144 ± 0.502 Vậy, bột lá ổi có độ ẩm trung bình là 8.144 ± 0.502%.
Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình trích ly polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa của polyphenol trong lá ổi rừng
Nghiên cứu của Nguyễn Quang Vinh và cộng sự (2022) đã chỉ ra mối tương quan chặt chẽ giữa hàm lượng polyphenol tổng và flavonoid tổng trong cao chiết lá ổi rừng Trên cơ sở đó, nghiên cứu này tập trung vào khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến khả năng trích ly polyphenol từ lá ổi rừng sau thời gian bảo quản ở nhiệt độ thấp bằng kỹ thuật trích ly sóng siêu âm Mục tiêu chính là xác định vùng tối ưu và xây dựng mô hình tối ưu để tăng hiệu quả của quá trình trích ly polyphenol từ lá ổi rừng.
Quá trình trích ly chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, bao gồm tính chất của nguyên liệu, thành phần và hàm lượng các hợp chất cần chiết tách Do đó, việc lựa chọn thông số công nghệ phù hợp cho từng loại nguyên liệu là vô cùng quan trọng Trong nghiên cứu này, chúng tôi tập trung khảo sát ba thông số công nghệ chính, bao gồm nồng độ dung môi trích ly (methanol), thời gian trích ly và tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu trích ly, để tìm ra thông số tối ưu cho quá trình trích ly hiệu quả.
4.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến quá trình trích ly thu nhận hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa của polyphenol
Kết quả ảnh hưởng của nồng độ dung môi chiết đến polyphenol tổng, DPPH ABTS được trình bày trong bảng 4.2
Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm sàng lọc nồng độ dung môi chiết
Nồng độ dung môi methanol
Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu (mL/g)
(Các giá trị trung bình có mẫu tự khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê ở mức độ tin cậy 95%)
Hình 4 1 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi chiết đến hàm lượng polyphenol tổng
(Các giá trị trung bình có mẫu tự khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê ở mức độ tin cậy 95%) a b c
Hàm lư ợ ng po ly ph en o l tổn g (m g G A E / g d w )
Nồng độ dung môi chiết methanol có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả trích ly hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa Khi tăng nồng độ dung môi từ 40% đến 50%, hàm lượng polyphenol tổng và hoạt tính kháng oxy hóa cũng tăng đáng kể, đạt mức 54.700 mg GAE/g dw và 34.878 TE/g dw theo DPPH, 52.644 TE/g dw theo ABTS Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nồng độ pha loãng dung môi từ 50% đến 60%, hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa có xu hướng giảm, xuống mức 46.945 mg GAE/g dw và 30.610 TE/g dw theo DPPH, 47.271 TE/g dw theo ABTS.
Hàm lượng TPC và hoạt tính kháng oxy hóa đạt mức cao nhất khi sử dụng dung môi methanol ở nồng độ 50% Sự gia tăng nồng độ từ 40% đến 50% dẫn đến tăng hàm lượng TPC, nhưng khi tăng lên 60% thì hàm lượng này lại giảm Điều này có thể được giải thích bởi khả năng tăng độ hòa tan của các hợp chất polyphenol do sự gia tăng độ phân cực của dung môi methanol Tuy nhiên, khi tăng nồng độ pha loãng dung môi quá nhiều, hiệu quả trích ly sẽ giảm do lưu lượng dòng chảy dung môi quá nhanh, khiến chất tan và dung môi không kịp liên kết với nhau, dẫn đến giảm hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa.
4.2.2 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly thu nhận hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa của polyphenol
Kết quả ảnh hưởng của thời gian trích ly đến polyphenol tổng, DPPH, ABTS được trình bày trong bảng 4.3
Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm sàng lọc thời gian chiết Nồng độ dung môi methanol
Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu (mL/g)
(Các giá trị trung bình có mẫu tự khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê ở mức độ tin cậy 95%)
Hình 4 2 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng polyphenol tổng
(Các giá trị trung bình có mẫu tự khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê ở mức độ tin cậy 95%)
Thời gian chiết là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình chiết, quyết định đến hàm lượng polyphenol tổng có thể được chiết xuất Theo bảng 4.3 và hình 4.2, thời gian chiết có mối quan hệ chặt chẽ với hàm lượng polyphenol tổng, cho thấy sự thay đổi của thời gian chiết sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình chiết.
Hàm lư ợ ng po ly ph en o l tổn g (m g G A E / g d w )
Khi nghiên cứu về lá ổi rừng, người ta nhận thấy rằng thời gian chiết xuất có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa Cụ thể, với thời gian chiết xuất 10 phút, hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa đạt mức cao nhất so với các thời gian chiết xuất khác Khi tăng thời gian chiết xuất từ 5 phút lên 10 phút, hàm lượng polyphenol tổng tăng từ 41.460 mg GAE/g dw lên 57.005 mg GAE/g dw Tuy nhiên, khi kéo dài thời gian chiết xuất lên 15 phút và 20 phút, hàm lượng polyphenol tổng giảm xuống lần lượt là 56.19823 mg GAE/g dw và 53.559 mg GAE/g dw Sự giảm này có thể do các hợp chất polyphenol bị oxy hóa và chịu ảnh hưởng bởi nhiệt sinh ra trong quá trình chiết xuất, dẫn đến giảm hiệu quả của quá trình chiết.
Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng polyphenol tổng giảm dần theo thời gian trích ly (Peters, 2020) Do đó, thời gian trích ly được chọn là 10 phút cho các thí nghiệm tối ưu tiếp theo để đảm bảo hàm lượng polyphenol tổng được giữ ở mức cao nhất.
4.2.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu đến quá trình trích ly thu nhận hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa của polyphenol
Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu trích ly đến polyphenol tổng, DPPH, ABTS được trình bày trong bảng 4.4
Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm sàng lọc tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu chiết
Nồng độ dung môi methanol
Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu (mL/g)
(Các giá trị trung bình có mẫu tự khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê ở mức độ tin cậy 95%)
Hình 4 3 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên li ệu đến hàm lượng poylyphenol tổng
Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là yếu tố quan trọng không chỉ tác động đến hiệu suất trích ly mà còn ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế và quá trình tinh sạch sau này Trong khảo sát này, chúng tôi giữ cố định nồng độ dung môi methanol ở 50% và thời gian chiết là 10 phút, đồng thời tiến hành chiết xuất ở các tỷ lệ dung môi/nguyên liệu khác nhau để đánh giá sự khác biệt về mặt thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
Kết quả cho thấy tỷ lệ dung môi methanol/nguyên liệu có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa của lá ổi rừng Khi tăng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu từ 5 đến 10 mL/g, hàm lượng polyphenol tổng tăng từ 27.379 lên 56.390 mg GAE/g dw Tuy nhiên, khi tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tiếp tục tăng lên 12,5 và 15 mL/g, hàm lượng polyphenol tổng giảm xuống 54.331 và 49.722 mg GAE/g dw Sự thay đổi này có thể giải thích là do tỷ lệ dung môi/nguyên liệu thấp không đủ để hòa tan và trích ly hết lượng polyphenol, trong khi tỷ lệ cao quá có thể dẫn đến giảm hiệu suất trích ly.
H àm lư ợ ng po ly ph en o l tổn g (m g G A E / g dw )
Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu (ml/g)
Khi tiến hành trích ly với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu quá lớn, hiệu quả trích ly có thể giảm do sự cân bằng giữa các pha Điều này đặc biệt quan trọng khi hàm lượng polyphenol trong nguyên liệu là cố định Vì vậy, dựa trên kết quả nghiên cứu của Mahboubi M (2013), tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 10 (mL/g) đã được chọn là tỷ lệ tối ưu cho các thí nghiệm tiếp theo.
Kết quả khảo sát cho thấy quá trình trích ly polyphenol từ lá ổi rừng đạt hiệu quả cao nhất khi sử dụng dung môi ở nồng độ 50%, thời gian chiết là 10 phút và tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 10 (mL/g), giúp thu được hàm lượng polyphenol cao và hoạt tính kháng oxy hóa tốt nhất.
- Nồng độ dung môi trích ly: 40% - 60%
- Thời gian trích ly: 5 – 15 phút
- Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu trích ly: 7.5 – 12.5 (mL/g)
Tối ưu hóa điều kiện trích ly các hợp chất sinh học trong lá ổi
Kết quả của thí nghiệm tối ưu hóa và xử lý số liệu được thể hiện trong bảng 4.5
4.3.1 Tối ưu hóa quá trình trích ly polyphenol từ lá ổi rừng
4.3.1.1 Mô hình tối ưu trích ly hàm lượng polyphenol tổng
Bảng 4.6 Kết quả phân tích ANOVA tối ưu hóa hiệu suất trích ly polyphenol tổng số
Thông số Tổng bình phương
Lack of Fit 107.81 5 21.56 191.17