16 Bảng 2.1Quá trình xây dựng đường chuẩn với dung dịch trolox chuẩn 23 Bảng 3.1 Thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu củ cải trắng 25 Bảng 3.2 Các yếu tố dùng trong RSM 34 Trang 9
Tổng quan
Tổng quan về củ cải cải trắng
1.1.1 Thực vật học cây cải củ
White radish, scientifically known as Raphanus sativus L., is the root of the daikon plant It belongs to the plant kingdom, specifically the Magnoliophyta division, Magnoliopsida class, Brassicales order, Brassicaceae family, and Raphanus genus.
Củ cải trắng, còn được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau như white radish (tiếng Anh), Daikon (tiếng Nhật), Hua piahs (Thái Lan), Lai fu (Trung Quốc), Lobak beurem (Indonesia), Mu (Hàn Quốc) và Muli (Ấn Độ), là một loại rau củ phổ biến trong ẩm thực châu Á.
Cải củ hoang dại có nguồn gốc từ khu vực Biển Đen và Địa Trung Hải, đã được sử dụng làm thực phẩm từ thời Ai Cập cổ đại Loại rau này sau đó được trồng ở châu Âu vào thế kỉ 16-17 và châu Mỹ vào thế kỉ 20 Tại Đông Á, nhiều loại củ cải khác nhau đã được phát hiện trồng ở Trung Quốc khoảng 2450 năm trước và ở Nhật Bản 1300 năm trước.
The genus Chi Raphanus is divided into two subgenera: Raphanis DC and Hesperidopsis Boiss The subgenus Raphanis DC includes five species: Raphanus sativus, Raphanus raphanistrum, Raphanus microcarpus, Raphanus rostratus, and Raphanus landra In contrast, the subgenus Hesperidopsis Boiss consists of only one species, Raphanus maritimus.
Loài Raphanus sativus lại được chia thành 5 thứ khác nhau, gồm: thứ radicular
The article discusses various types of radishes, including DC (thứ sativus Saz., known as Hatsuka radish, a small round radish from Northern China), thứ niger (Mill.) Pers (thứ major A.Voss, black radish, a small radish from Western countries), thứ raphanistroides Makino (thứ hortensis Backer, radishes from Northern and Southern China, as well as Japan), thứ mougri Helm (thứ caudatus (L.) Hooker et Anderson, a radish with a tail), and thứ olerfer Netz (thứ oleiformis Pers., an oilseed radish).
Củ cải được phân loại thành nhiều giống khác nhau dựa trên nguồn gốc, sự lai hóa, điều kiện đất đai, khí hậu và mùa vụ gieo trồng Trong gia đình họ cải củ, sự đa dạng về kích thước, hình dáng và màu sắc rất phong phú Theo màu sắc, củ cải thường được chia thành ba nhóm lớn: củ cải trắng, củ cải đỏ và củ cải đen Dựa vào hình dáng, củ cải cũng được phân loại thành hai nhóm chính.
Củ cải được chia thành 4 nhóm lớn: củ cải tròn và củ cải dài Củ cải tròn, với nhiều màu sắc phong phú, rất phổ biến ở các nước phương Tây, trong khi củ cải dài màu trắng lại được ưa chuộng tại các quốc gia châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc và Việt Nam.
Cải củ là cây hàng năm với thân củ, chủ yếu được trồng để thu hoạch củ Củ cải có thể được tiêu thụ sống, nấu chín hoặc ngâm muối Tại một số quốc gia, cả thân và lá của cây cũng được sử dụng như rau Ngoài ra, mầm củ cải cũng là một loại rau phổ biến.
Cải củ có rễ cọc phình to thành củ chứa nhiều dinh dưỡng, với hình dáng, màu sắc và kích thước phụ thuộc vào giống và điều kiện trồng trọt Rễ củ, phần chính được sử dụng trong thực phẩm, có hình dạng đa dạng do ảnh hưởng của giống, chế độ dinh dưỡng, đất đai và điều kiện ngoại cảnh Củ hình thành khi cây đạt giai đoạn 4 - 6 lá thật, với củ cải trắng Việt Nam thường có kích thước thon dài từ 15 - 30 cm, đường kính 3 - 4 cm, màu trắng, vị cay nồng và cấu trúc giòn.
Củ cải có nhiều loại với lá màu xanh hoặc xanh vàng, tùy thuộc vào giống Lá mọc ở phần đầu củ, bao gồm phiến lá và cọng lá Cọng lá có thể dài hay ngắn, nhỏ hay to, và có thể không lông hoặc có lông, tùy theo giống Phiến lá có thể nguyên hoặc xẻ thùy, với rìa lá nguyên hoặc răng cưa cũng tùy thuộc vào từng giống củ cải.
Hoa có dạng chùm và mọc thành cụm ở đỉnh và có màu trắng hay phớt tím, hoa có 4 cánh hoa
Quả có hình dạng dài, thắt lại từng đoạn và có mỏ dài, màu xanh khi chưa chín, chuyển sang màu vàng khi chín Số lượng hạt trong mỗi quả thay đổi tùy theo giống, thường từ 3-5 hạt Hạt có hình tròn hoặc thuôn dài, ban đầu có màu xanh, sau đó chuyển sang màu nâu khi chín hoàn toàn.
Cải củ có thể được trồng quanh năm, nhưng thời điểm lý tưởng nhất là vào mùa xuân và đầu mùa thu Thời gian sinh trưởng của cây dao động từ 50 đến 90 ngày, tùy thuộc vào giống và sản phẩm mong muốn; cụ thể, khoảng 50 - 60 ngày vào mùa hè và 70 - 80 ngày vào mùa đông Nhiệt độ lý tưởng cho sự phát triển của cải củ là từ 20 đến 25 độ C, trong khi pH đất trồng tối ưu là 6,0 – 6,5 Cần lưu ý rằng loại cây này không chịu được ngập nước.
Hình 1.3 Cây và củ cải trắng
1.1.2 Thành phần hóa học củ cải trắng
1.2.2.1 Thành phần hóa học cơ bản
The basic chemical components of 100 grams of white radish are outlined in Table 1.1 White radish contains approximately 1.5% protein, which includes a variety of essential amino acids such as glycine, alanine, serine, proline, valine, threonine, trans-4 hydroxy-L-proline, leucine, isoleucine, methionine, phenylalanine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, tryptophan, cysteine, lysine, histidine, tyrosine, and cystine.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của 100 g củ cải trắng Việt Nam
STT Thành phần Hàm lượng STT Thành phần Hàm lượng
(nguồn: Viện dinh dưỡng quốc gia Việt Nam)
Củ cải trắng chứa glucid bao gồm đường, tinh bột, pectin và xơ, với đường chủ yếu là glucose cùng một lượng nhỏ fructose, sucrose và pentosan Tinh bột chiếm từ 0,2 – 0,5% và xơ khoảng 1,5%, chủ yếu là cellulose và hemicellulose, có vai trò tạo cấu trúc và bảo vệ củ cải khỏi va chạm cơ học Pectin, chiếm khoảng 0,3%, tham gia vào cấu trúc của thành tế bào dưới dạng calcium pectate Ngoài ra, củ cải trắng nổi bật với hàm lượng lipid thấp và chứa nhiều vitamin cùng khoáng chất, bao gồm các vi lượng như nhôm, bari, liti, mangan, silic, titan, flour và iod với tổng hàm lượng lên đến 18 µg/100g.
1.2.2.2 Các hợp chất thứ cấp trong củ cải trắng
Các nghiên cứu đã công bố cho thấy trong củ cải trắng có chứa nhiều hợp chất thứ cấp có lợi cho sức khỏe con người
The presence of various enzymes has been identified in white radish, including invertase, cellulase, α-galactosidase, protease, peroxidase, catalase, sucrase, amylase, alcohol dehydrogenase, pyruvic carboxylase, glutathione reductase, and raphanin Notably, catalase and glutathione reductase function as secondary antioxidants, helping to prevent the formation of free radicals Additionally, raphanin, a neutral protease, exhibits strong antibacterial and antifungal properties.
Acid hữu cơ: chủ yếu gồm acid oxalic, acid malic, acid malonic, acid erythorbic, acid erucic, acid gentisic, acid hydrocinnamic, acid salicylic và acid vanillic [15],
Hợp chất flavonoid
Flavonoid là hợp chất phenol thực vật có màu sắc, góp phần tạo nên màu cho nhiều loại rau, hoa và trái cây Cấu trúc cơ bản của flavonoid là 1,3-diphenylpropan, bao gồm hai vòng benzen (vòng A và B) được nối với nhau qua một chuỗi ba carbon (vòng pyron - vòng C).
Hình 1.4 Khung sườn cơ bản của flavonoid [21]
Flavonoid được phân chia thành ba nhóm chính: euflavonoid, isoflavonoid và neoflavonoid Mỗi nhóm này lại bao gồm các flavonoid phụ khác nhau, dựa trên sự khác biệt trong cấu trúc của vòng C.
Hình 1.5 Các phân nhóm chính của flavonoid
(A: euflavonoid, B: iso-flavonoid, C: neo-flavonoid)
• Phân nhóm của euflavonoid gồm các nhóm phụ: flavan, flavan 3-ol (catechin), flavan 4-ol, flavan 3,4-diol, anthocyanidin, flavanone, flavone, flavonol, 3-hydroxy flavanon, chalcon, dihidrochalcon, aurone
• Phân nhóm isoflavonoid gồm các nhóm phụ: iso flavan, iso flavan-4-ol, isoflavon, isoflavanon, rotenoid…Thường gặp nhất là isoflavon trong cây họ đậu
• Neoflavon chỉ giới hạn trong một số cây gồm các nhóm phụ 4-aryl-chroman, 4-aryl-coumarin, dalbergion
Ngoài ra người ta còn phân loại flavonoid thành flavonoid, biflavonoid, triflavonoid và flavonlignan [22]
Flavonoid trong thực vật có hai dạng chính: dạng tự do (aglycon) và dạng glycoside, trong đó glycoside là flavonoid liên kết với đường Khi glycoside bị thủy phân bằng acid hoặc enzyme, chúng sẽ giải phóng aglycon, tạo ra các hợp chất có lợi cho sức khỏe.
9 sẽ giải phóng ra đường và aglycon Các đường thường gặp nhất là D-glucose, D- galactose, L-rhamnose, L-arabinose, D-xylose, D-apiose [22]
Aglycon có tính tan kém trong các dung môi kém phân cực như hexan, benzen và ether dầu hỏa, nhưng lại tan tốt trong các dung môi phân cực vừa và mạnh như ethyl acetate, dimethyl ether, methanol và ethanol Aglycon cũng tan trong kiềm loãng, nhưng kém tan trong dung dịch acid Glycoside tan trong ethanol và methanol, và các glycoside với nhiều nhóm đường và mạch đường dài thì tan tốt hơn trong nước nóng Các flavonoid glycoside có nhóm -OH tại vị trí C7 có khả năng tan trong dung dịch NaOH, Na2CO3 và NaHCO3 do tính acid của chúng Các flavonoid dạng aglycon thường dễ kết tinh, trong khi glycoside thường khó kết tinh hơn.
Flavonoid thường có màu sắc đặc trưng, với flavon mang màu vàng nhạt hoặc cam, flavonol có màu vàng đến vàng nhạt, và chalcon có màu vàng đến cam đỏ Các loại isoflavon, flavanon, flavanonol, leucoanthocyanidin và catechin thường không có màu Anthocyanidin thường xuất hiện dưới dạng glycosid như pelargonidin, cyanidin và delphinidin, tạo ra màu xanh dương, đỏ, tím cho hoa và trái cây.
Các flavonoid có khả năng tạo muối tan trong nước với các hydroxyd kiềm, đồng thời nhạy cảm với pH, nhiệt độ và ánh sáng Chúng cũng có khả năng tạo phức với các ion kim loại, dẫn đến sản phẩm có màu sắc đặc trưng.
Flavonoid có khả năng hấp thụ tia tử ngoại nhờ hệ thống nối đôi liên hợp được tạo ra bởi 2 vòng benzen và vòng pyron Khi phân tích quang phổ, flavonoid thường cho thấy hai dải hấp thu cực đại, trong đó dải 1 có bước sóng cực đại (λmax) nằm trong khoảng 320 - 380 nm và dải 2 có λmax nằm trong khoảng 240 - 280 nm.
1.2.4 Giá trị sinh học của flavonoid
1.2.4.1 Hoạt tính chống oxi hóa
Gần đây, các hợp chất flavonoid đã được công nhận là những chất chống oxi hóa mạnh mẽ trong ống nghiệm, vượt trội hơn cả vitamin C, vitamin E và carotenoids về khả năng chống oxi hóa.
Chất chống oxi hóa là các hợp chất giúp trì hoãn và ngăn chặn quá trình oxi hóa do gốc tự do gây ra, đồng thời giảm thiểu tình trạng stress oxi hóa Stress oxi hóa xảy ra khi số lượng gốc tự do sản sinh vượt quá khả năng chống oxi hóa tự nhiên của cơ thể, dẫn đến tổn thương cho các đại phân tử sinh học như enzym, protein, DNA và lipid.
10 oxihóa là nguyên nhân quan trọng trong sự phát triển của các bệnh thoái hóa mãn tính bao gồm bệnh mạch vành tim, ung thư và lão hóa [24], [25]
Khả năng chống oxi hóa của flavonoid có thể được giải thích dựa vào các đặc điểm cấu trúc phân tử của chúng:
Phân tử flavonoid chứa các nhóm hydroxyl gắn liền với vòng thơm, cho phép chúng nhường hydro và tham gia vào các phản ứng oxi hóa khử, từ đó giúp bắt giữ các gốc tự do.
Các vòng thơm và liên kết bội (C=C, C=O) tạo ra hệ liên hợp, giúp bắt giữ và làm bền các phần tử oxy hoạt động cũng như các gốc tự do.
Flavonoid chứa nhóm có khả năng tạo phức chuyển tiếp với các ion kim loại như catechol, giúp giảm quá trình sản sinh các phần tử oxy hoạt động Quá trình chống oxy hóa của flavonoid diễn ra chủ yếu qua ba cơ chế chính.
Các hợp chất flavonoid có khả năng khử và vô hiệu hóa các gốc tự do nhờ vào thế oxi hóa khử thấp của chúng Chúng thực hiện quá trình này bằng cách nhường nguyên tử hidro hoặc một electron cho các gốc tự do, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương.
Hình 1.6 Cơ chế ức chế của catechol với gốc tự do peroxyl [25]
Việc ức chế sự hình thành gốc tự do có thể được thực hiện thông qua việc liên kết với các ion kim loại vi lượng, những yếu tố tham gia vào quá trình sản xuất gốc tự do.
Hình 1.7 Các vị trí của flavonoid có thể liên kết với các ion kim loại [25]
• Ức chế sự hình thành các gốc tự do bằng cách ức chế một số enzyme tham gia vào quá trình sản xuất các gốc tự do [26]
1.2.4.2 Tác dụng ức chế vi sinh vật chống viêm nhiễm
Dịch chiết flavonoid từ quả mơ có khả năng ức chế sự phát triển của S.aureus, Shigella sonnei, Shigella flexneri và Candida albicans với đường kính vòng ức chế lần lượt là 23, 21, 26 và 29 mm Tương tự, dịch chiết flavonoid từ cây diếp cá cũng ức chế sự phát triển của E.coli, P.aeruginosa, B.subtilis và S.aureus với giá trị MIC lần lượt là 100, 200, 200 và 50 µg/ml Ngoài ra, quercetin đã chứng minh khả năng giảm đáng kể tình trạng viêm nhiễm và sự peroxyd lipid do Helicobacter pylori gây ra trong niêm mạc dạ dày của chuột bạch.
1.2.4.3 Tác dụng đối với enzyme
Quá trình trích ly thu nhận hợp chất flavonoid
1.3.1 Quy trình chung của quá trình thu nhận flavonoid từ mẫu thực vật
Hình 1.8 Quy trình thu nhận flavonoid từ thực vật
Nguyên liệu Chuẩn bị mẫu, xử lý mẫu
Trích ly Lọc Dịch trích
Cô giảm áp loại dung môi
Quá trình chuẩn bị và xử lý mẫu là bước quan trọng trong nghiên cứu, bao gồm việc tạo mẫu ở dạng tươi hoặc khô Đối với mẫu tươi, cần bảo quản lạnh để giữ nguyên chất lượng, trong khi mẫu khô thường được xử lý bằng các phương pháp sấy như sấy đối lưu, sấy lạnh hoặc sấy thăng hoa Ngoài ra, một số quy trình còn yêu cầu tiền xử lý mẫu như chần hoặc hấp để ức chế enzyme, xử lý enzyme, hoặc nghiền nhỏ trước khi tiến hành trích ly để thu nhận flavonoid Những phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều nghiên cứu.
Dịch trích ly được cô quay chân không để thu cao chiết thô chứa flavonoid Sau đó, cao này sẽ được tinh chế để tách riêng phần flavonoid.
1.3.2 Phương pháp trích ly thu nhận flavonoid từ mẫu nghiên cứu
Trích ly là bước khởi đầu quan trọng trong nghiên cứu các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học từ thực vật, đóng vai trò quyết định đến kết quả và thành công của nghiên cứu.
Quá trình trích ly có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, gồm:
• Các phương pháp truyền thống: chiết Soxhlet, ngâm dầm và ngấm kiệt
Các phương pháp hiện đại trong trích ly bao gồm: trích ly hỗ trợ bằng sóng siêu âm, trích ly hỗ trợ bằng xung điện, trích ly hỗ trợ bằng enzyme, trích ly bằng vi sóng (MAE), trích ly ở áp suất cao và trích ly bằng chất lỏng siêu tới hạn Những phương pháp này mang lại hiệu quả cao hơn trong việc chiết xuất các hợp chất, tối ưu hóa quy trình và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Mặc dù có nhiều phương pháp trích ly khác nhau, nhưng mục tiêu chung của các phương pháp này đều là:
• Tách chất cần thu nhận ra khỏi mẫu thực vật vốn có thành phần phức tạp
• Tăng tính chọn lọc của các phương pháp phân tích
• Tăng độ nhạy của sự thử nghiệm các tác dụng sinh học của hợp chất khi nghiên cứu trên cơ thể sống do tăng được nồng độ của chất
• Chuyển đổi các hợp chất mong muốn sang dạng phù hợp để phát hiện và tách riêng [18]
1.3.3 Nguyên lý của quá trình trích ly [19]
Trích ly là quá trình hòa tan chọn lọc các cấu tử từ mẫu nguyên liệu thông qua việc tiếp xúc với dung môi Quá trình này diễn ra nhờ sự chênh lệch nồng độ giữa hợp chất cần thu nhận trong nguyên liệu và dung môi bên ngoài Động lực chính của trích ly là sự khác biệt nồng độ của các cấu tử trong nguyên liệu so với dung môi.
1.3.4 Trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng (MAE: microwave - assisted extraction)
Vi sóng là loại sóng bức xạ điện từ với tần số dao động từ 0,3 đến 300 GHz, trong đó tần số phổ biến được sử dụng trong gia đình và công nghiệp là 2,45 GHz.
Hình 1.9 Thiết bị trích ly MAE [24]
Vi sóng được truyền dưới dạng sóng, cho phép chúng xâm nhập vào các vật liệu sinh học và tương tác với các phân tử phân cực như nước, tạo ra nhiệt Nhờ đó, vi sóng có khả năng làm nóng đồng thời toàn bộ vật liệu.
Cơ chế tác dụng của vi sóng trong quá trình trích ly được cho là theo 3 bước như sau:
Khi dung môi xâm nhập vào bên trong mẫu qua các điểm đã bị phá vỡ, sự tác động của vi sóng sẽ làm tăng cường quá trình phá vỡ các cấu trúc bên trong.
• Các chất hòa tan trong mẫu sẽ được giải phóng dưới tác động của dung môi và nhiệt độ
1.3.4.3 Ưu nhược điểm của phương pháp [18], [20]
MAE mang lại nhiều lợi ích như giảm thời gian trích ly, giảm lượng dung môi sử dụng và nâng cao hiệu suất trích ly So với các phương pháp trích ly hiện đại khác, chẳng hạn như trích ly bằng dung môi siêu tới hạn (SFE), MAE nổi bật với thiết bị đơn giản và chi phí thấp.
Nhược điểm của MAE là hiệu quả thu nhận thấp khi hợp chất hoặc dung môi có độ phân cực kém So với SFE, MAE còn cần thêm quá trình loại dung môi để thu được chất mong muốn Hơn nữa, trong quá trình trích ly, việc tăng nhiệt độ có thể gây bất lợi nếu hợp chất cần thu nhận nhạy cảm với nhiệt độ cao.
1.3.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến MAE
Dung môi và nồng độ của chúng đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả thu nhận hợp chất bằng phương pháp MAE Các dung môi phân cực thường mang lại hiệu quả cao hơn so với dung môi không phân cực trong quá trình này.
- Các thông số kỹ thuật của quá trình xử lý vi sóng: công suất vi sóng và thời gian xử lý vi sóng
- Các thông số kỹ thuật của quá trình trích ly: nhiệt độ, thời gian, tỉ lệ nguyên liệu: dung môi dùng trích ly
Mẫu nguyên liệu có hai đặc điểm chính là độ ẩm và kích thước hạt Độ ẩm liên quan đến lượng nước trong mẫu, ảnh hưởng đến khả năng tương tác với vi sóng để tạo ra nhiệt Kích thước hạt cũng đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả của MAE, với kích thước lý tưởng nằm trong khoảng 100 µm đến 2 mm.
Zhang Yan và các cộng sự (2011) đã áp dụng phương pháp chiết xuất bằng vi sóng (MAE) để thu nhận flavonoid từ râu bắp Trong nghiên cứu, tác giả đã xác định các thông số tối ưu cho quá trình trích ly, bao gồm: sử dụng dung môi ethanol 60%, công suất vi sóng 600 W, thời gian chiết xuất 16 phút, và tỉ lệ nguyên liệu với dung môi hợp lý.
Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.4.1 Các nghiên cứu nước ngoài
Năm 2010, Syed Sultan Beevi và cộng sự đã nghiên cứu thành phần polyphenol, khả năng chống oxi hóa và khử gốc tự do trong lá và thân cây Raphanus sativus Kết quả cho thấy lá và thân củ cải chứa các chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng khử gốc tự do hiệu quả Dịch chiết methanol và acetone từ lá R.sativus có tổng hàm lượng polyphenol lần lượt là 86,16 và 78,77 mg/g chất khô, so sánh được với trà xanh và trà đen Phân tích HPLC cũng chỉ ra sự hiện diện của catechin và acid.
Dịch chiết methanol từ lá và thân cây chứa các hợp chất như axit protocatechuic, axit syringic, axit vanillic, axit ferulic, axit sinapic, o-coumaric acid, myricetin và quercetin, cho thấy khả năng ức chế đáng kể acid linoleic peroxy và hoạt động khử ion kim loại Cụ thể, IC50 trong việc khử gốc tự do DPPH lần lượt là 31 và 42 mg/ml, khử superoxide là 23 và 52 mg/ml, khử hydrogen peroxide là 67 và 197 mg/ml, và khử gốc NO là 56 và 62 mg/ml.
Năm 2012, Ali Ghasemzadeh và cộng sự đã nghiên cứu thành phần flavonoid và hoạt tính chống oxi hóa của một số loài cây nhiệt đới như bắp cải, ớt xanh, ớt đỏ, rau dền, củ cải trắng, xả và nghệ Kết quả cho thấy củ cải trắng chứa hàm lượng flavonoid tổng là 0,098 ± 0,012 mg/g chất khô, với ít nhất 5 loại flavonoid gồm quercetin, catechin, kaemferol, apigenin và rutin Năm 2013, Safia Janiua và cộng sự đã phát hiện củ cải trắng có các hợp chất chữa bệnh như tanin, saponin, flavonoid, phlobatannin, anthraquinon, carbohydrat, đường khử, steroid, phytosterol, alkaloid, amino acid, terpenoid, cardiac glycoside và chalcone Để khảo sát khả năng kháng khuẩn của củ cải, tác giả đã tiến hành trích ly củ cải trong các dung môi khác nhau và thử nghiệm trên các vi khuẩn như S.aureus, B.subtilis, M.lutes, E.aerogenes, S.typhi.
E.coli, K.pneumoniae, P.auregnosa, B.bronchiseptica) Kết quả cho thấy dịch trích trên tất cả các dung môi đều có khả năng ức chế đối với tất cả các vi khuẩn khảo sát, có mẫu khả năng ức chế còn cao hơn mẫu đối chứng sử dụng kháng sinh gentamycin cùng liều lượng Tuy nhiên, khả năng ức chế có sự khác biệt giữa các mẫu [8] Năm 2014, K Agarwal, R Varma đã nghiên cứu về thành phần sinh hóa và khả năng khử gốc tự do của củ cải trắng Kết quả công bố cho thấy dịch chiết trong nước của phần củ cú khả năng khỏng oxi húa ở mức 58,38% với nồng độ 200àg/ml, giỏ trị IC50 là 166,79 àg/ml Kết quả phõn tớch cho thấy trong dịch chiết cú sự tồn tại của alkaloid, flavonoid, glycoside, tannin, triterpenoid và steroid [30]
1.4.2 Các nghiên cứu trong nước:
Năm 2008, Trần Thị Hồng đã nghiên cứu phương pháp sử dụng enzyme peroxidase (POD) chiết xuất từ củ cải trắng để xác định hàm lượng thủy ngân trong nước ô nhiễm Kết quả cho thấy hàm lượng protein trong củ cải đạt 0,1269 mg/g, enzyme POD hoạt động hiệu quả nhất ở pH 6,5 Tuy nhiên, ion Hg 2+ có ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt tính của enzyme, khiến nó mất hoàn toàn hoạt tính ở nồng độ 5 mg/l Hg 2+ Nghiên cứu này mang lại hướng đi thân thiện với môi trường và có giá trị thực tiễn cao, với khả năng áp dụng rộng rãi.
Vào năm 2011, Nguyễn Anh Thủy đã nghiên cứu đề tài “Tinh chế peroxydase từ củ cải trắng và ứng dụng trong xét nghiệm ethanol.” Dịch củ cải có hoạt tính peroxidase ban đầu là 29 U/ml đã được tinh chế 190 lần thông qua các phương pháp như kết tủa bằng (NH4)2SO4, sắc ký trao đổi ion và lọc gel Enzyme thu được có hoạt tính cao, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong các xét nghiệm liên quan đến ethanol.
Peroxidase từ củ cải trắng có hoạt tính 810 U/ml và kích thước phân tử 43 KDa, được ứng dụng trong xét nghiệm ethanol thông qua hệ thống alcohol oxidase – peroxidase Phương pháp này sử dụng phản ứng tạo màu với chất nền 3,3’, 5’5’–tetramethylbenzidine, cho phép phát hiện ethanol ở nồng độ 25ppm Đặc biệt, có mối tương quan tuyến tính trong dải nồng độ ethanol từ 50 ppm đến 500 ppm.
Nghiên cứu về củ cải trắng đã chỉ ra rằng dịch chiết từ củ cải trắng chứa nhiều giá trị sinh học quan trọng, với hoạt tính chống oxy hóa cao và khả năng ức chế sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn và nấm bệnh Mặc dù thế giới đã có nhiều nghiên cứu về thành phần và hoạt tính của củ cải trắng, tại Việt Nam, các nghiên cứu này vẫn còn hạn chế Điều này thúc đẩy tôi thực hiện đề tài nghiên cứu này.
Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Nguyên vật liệu - dụng cụ
Củ cải trắng: củ cải trắng được thu hái vào tháng 2 năm 2016 tại trang trại thuộc huyện Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng, Việt Nam
Sau khi thu hái, nguyên liệu được rửa sạch và cắt thành lát dày 0,5 cm, sau đó cắt thành sợi Tiếp theo, nguyên liệu được chần qua nước nóng ở 80°C trong 3 phút, để ráo và sấy khô ở 60°C trong 24 giờ cho đến khi độ ẩm đạt khoảng 8% Cuối cùng, nguyên liệu được xay nhỏ với kích thước từ 0,5 đến 1 mm và bảo quản trong bao PE, tránh ánh sáng.
Máy quang phổ UV-vis
Các dụng cụ thông thường trong phòng thí nghiệm.
Bố trí thí nghiệm
Hình 2.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 2.7 Bố trí thí nghiệm
2.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát quá trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương pháp truyền thống
2.4.1.1 Khảo sát loại dung môi
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 7 loại dung môi ethanol 70, ethanol 90, ethanol 90 + 1% HCl, metanol, ethylacetate, cloroform và nước
Tỉ lệ rắn/ lỏng: 1/20 (g/ml)
Phân tích thành phần hóa học
Trích ly bằng phương pháp truyền thống
- Tỉ lệ dung môi và nguyên liệu
Trích ly với sự hỗ trợ của vi sóng đồng thời
- Tỉ lệ dung môi và nguyên liệu
- Thời gian xử lý vi sóng
So sánh hiệu quả của 2 phương pháp
- Hoạt tính chống oxi hóa của dịch chiết flavonoid
- Cấu trúc bề mặt của mẫu thông qua kết quả chụp SEM
Tối ưu quá trình trích ly
Phương pháp: trích ly có gia nhiệt (chưng ninh)
Hoạt tính chống oxi hóa thông qua khả năng khử gốc tự do ABTS* Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần
2.4.1.2 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng)
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 4 mức 1/10, 1/20, 1/30 và 1/40 (g/ml)
Loại dung môi: từ kết quả mục 2.4.1.1
Phương pháp: trích ly có gia nhiệt (chưng ninh)
Hoạt tính chống oxi hóa thông qua khả năng khử gốc tự do ABTS* Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần
2.4.1.3 Khảo sát nhiệt độ trích ly
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 5 mức 40, 45, 50, 55 và 60 o C
Loại dung môi: từ kết quả mục 2.4.1.1
Tỉ lệ rắn/ lỏng: từ kết quả mục 2.4.1.2
Phương pháp: trích ly có gia nhiệt (chưng ninh)
Hoạt tính chống oxi hóa thông qua khả năng khử gốc tự do ABTS* Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần
2.4.1.4 Khảo sát thời gian trích ly
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 4 mức 2, 3, 4 và 5 giờ
Loại dung môi: từ kết quả mục 2.4.1.1
Tỉ lệ rắn/ lỏng: từ kết quả mục 2.4.1.2
Nhiệt độ: từ kết quả mục 2.4.1.3
Phương pháp: trích ly có gia nhiệt (chưng ninh)
Hoạt tính chống oxi hóa thông qua khả năng khử gốc tự do ABTS*
Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần
2.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát quá trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng với sự hỗ trợ của vi sóng
2.4.2.1 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng)
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 4 mức 1/10, 1/20, 1/30 và 1/40 (g/ml)
Loại dung môi: từ kết quả mục 2.4.1.1
Hoạt tính chống oxi hóa thông qua khả năng khử gốc tự do ABTS*
Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần
2.4.2.2 Khảo sát công suất của vi sóng sử dụng
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 5 mức 80, 150, 300, 450, 700 và 900 W
Loại dung môi: từ kết quả mục 2.4.1.1
Tỉ lệ rắn/lỏng: từ kết quả mục 2.4.2.1
Hoạt tính chống oxi hóa thông qua khả năng khử gốc tự do ABTS*
Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần
2.4.2.3 Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 4 mức 3, 5, 7 và 9 phút
Loại dung môi: từ kết quả mục 2.4.1.1
Tỉ lệ rắn/lỏng: từ kết quả mục 2.4.2.1
Công suất sóng: từ kết quả mục 2.4.2.2
Hoạt tính chống oxi hóa thông qua khả năng khử gốc tự do ABTS*
Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần
2.4.3 Thí nghiệm 3: Tối ưu hóa trích ly flavonoid từ củ cải trắng
Các thí nghiệm đơn yếu tố đã được thực hiện cho từng phương pháp nhằm xác định các điểm tối ưu tại tâm Quá trình tối ưu hóa các thông số của quá trình trích ly được tiến hành thông qua phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo mô hình Box-Wilson dạng CCC.
Phương pháp phân tích
2.5.1 Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu Độ ẩm được xác định bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi
Các chỉ tiêu về đường tổng, protein tổng, béo, tro tổng và xơ thô đã được gửi mẫu để phân tích tại Trung tâm sắc ký Hải Đăng, địa chỉ 79 Trương Định, quận 1, TP.HCM.
2.5.2 Xác định hàm lượng flavonoid tổng (TFC) [39]
Tổng flavonoid được xác định bằng phương pháp so màu theo Chang và cộng sự (2002), trong đó flavonoid tạo phức màu vàng với dung dịch AlCl3 Cường độ màu tỷ lệ thuận với hàm lượng flavonoid và được đo ở bước sóng 415 nm, sử dụng quercetin làm chất chuẩn tham chiếu.
➢ Xây dựng đường chuẩn quercetin:
Pha dung dịch quercetin 100 ppm trong dung dịch ethanol 80%
Từ dung dịch quercetin 100 ppm, pha loãng thành các nồng độ 75, 50, 25, 12,5, 6,25 và 3,125 ppm Đối với mỗi nồng độ, lấy 0,5 ml dung dịch cho vào ống nghiệm, sau đó thêm 1,5 ml ethanol 95%, 0,1 ml AlCl3 10%, 0,1 ml CH3COOK 1M và 2,8 ml nước cất.
Lắc đều, để yên ở nhiệt độ phòng trong 30 phút, đo màu ở 415nm, mẫu trắng thực hiện tương tự nhưng thay AlCl 3 bằng nước cất
Hình 2.2 Đường chuẩn queretin dùng xác định TFC
➢ Xác định TFC trong mẫu:
Lấy 0,5 ml dịch chiết củ cải, làm tương tự các bước xây dựng đường chuẩn TFC trong mẫu được tính như sau:
Trong đó: a: hàm lượng quercetin xác định từ đường chuẩn (ppm)
V: tổng thể tích dịch chiết (ml) n: hệ số pha loãng m: khối lượng mẫu (g)
2.5.3 Xác định khả năng khử gốc tự do ABTS* [40]
Xác định hoạt tính chống oxi hóa dựa vào khả năng giảm độ hấp thu của gốc tự do cation ABTS* ở bước sóng 734 nm Cường độ màu của ABTS* tỉ lệ nghịch với nồng độ các chất chống oxi hóa và thời gian phản ứng Hoạt tính chống oxi hóa của mẫu phân tích được tính toán dựa vào đường chuẩn trolox với thuốc thử.
ABTS được pha trong nước cất đến nồng độ 7 mM (dung dịch A)
K 2 S 2 O 8 pha trong nước cất đến 2,45 mM (dung dịch B)
Gốc tự do cation ABTS* được hình thành thông qua phản ứng giữa dung dịch A và B với tỉ lệ 1:1 về thể tích Phản ứng này diễn ra trong điều kiện tối và kéo dài từ 12 đến 16 giờ ở nhiệt độ phòng, tạo ra dung dịch stock Mối quan hệ giữa các biến có thể được mô tả bằng phương trình y = 0,009x.
Pha loãng dung dịch stock bằng nước cất để đạt độ hấp thu 0,7 ± 0,02 A ở 734 nm (dung dịch C) Dung dịch C được chuẩn bị mới cho từng phép thử
➢ Xây dựng đường chuẩn trolox:
Pha dung dịch trolox 1000 àM sau đú pha loóng ra thành cỏc nồng độ 100, 200,
Bảng 2.1 Quá trình xây dựng đường chuẩn với dung dịch trolox chuẩn Ống nghiệm 0 1 2 3 4 5 6
Nồng độ trolox (àM) 0 100 200 300 400 500 600 Tổng thể tích (ml) 3,04 3,04 3,04 3,04 3,04 3,04 3,04
Lắc đều và ủ nhiệt độ phòng trong 6 phút, trong bóng tối Đo độ hấp thu ở bước sóng 734 nm
Để xác định khả năng khử ABTS*, tiến hành hút 3 ml dung dịch C vào ống nghiệm và thêm 0,04 ml mẫu vào ống nghiệm đó Sau khi lắc đều, ủ mẫu ở nhiệt độ phòng trong 6 phút trong bóng tối, sau đó lắc lại và đo độ hấp thu tại 734 nm Mẫu trắng được chuẩn bị bằng cách thay thế 3 ml dung dịch C Đường chuẩn trolox được xác định với phương trình y = 18,78x.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Độ g iả m độ hấ p t hu ( %)
Nồng độ trolox (micro mol)
Phương pháp xử lý số liệu
ml dung dịch C bằng 3 ml nước cất
Phần trăm độ giảm độ hấp thu của mẫu thử (%) tính bằng công thức:
Asample: độ hấp thu của mẫu thí nghiệm (có dung dịch C)
Acontrol: độ hấp thu của ABTS * không có pha mẫu (thay 0,04 ml mẫu bằng nước cất)
2.8 Phương pháp xử lý số liệu
Tất cả các thí nhiệm đều được lặp lại 3 lần Kết quả thể hiện trong báo cáo là trung bình của 3 lần lặp lại ± độ lệch chuẩn
Sử dụng phần mềm Staraphic Centurion XI để xử lý ANOVA và phân tích sự khác biệt về mặt thống kê thông qua LSD
Phần mềm Modde 5.0 để bố trí thí nghiệm tối ưu và xử lí số liệu tối ưu hóa.
Kết quả - Thảo luận
Kết quả thí nghiệm 1
3.1 Kết quả phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu
Các thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu củ cải trắng đã được xác định kết quả ghi nhận trong bảng 3.1
Củ cải trắng chứa 4,6% chất khô, trong đó 56,5% là đường và 11,2% là protein, đồng thời có nhiều khoáng chất nhưng rất ít chất béo Những đặc điểm này giải thích lý do tại sao các bà nội trợ thường ưa chuộng sử dụng củ cải trắng trong nấu nước dùng, giúp tạo vị ngọt tự nhiên và thanh mát cho các món ăn.
Bảng 3.1 Thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu củ cải trắng
STT Chỉ tiêu Đơnvị Kếtquả
3.2 Kết quả TN 1: khảo sát quá trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương pháp truyền thống
3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi sử dụng
Flavonoid là một nhóm chất đa dạng với nhiều tính chất khác nhau Độ hòa tan của các flavonoid phụ thuộc vào số lượng nhóm hydroxyl và các nhóm thế trong cấu trúc hóa học, điều này khiến việc tìm kiếm một dung môi đặc trưng để trích ly flavonoid từ mẫu thực vật trở nên khó khăn.
Flavonoid chứa nhiều nhóm metoxyl -OCH3 và ít nhóm hydroxyl -OH có tính phân cực yếu, hòa tan tốt trong dung môi ít phân cực như benzen, cloroform và etyl acetat, thỉnh thoảng cũng hòa tan một phần trong n-hexan Ngược lại, flavonoid với nhiều nhóm hydroxyl có tính phân cực mạnh sẽ hòa tan hiệu quả trong dung môi có tính phân cực như aceton.
28 ethanol, methanol, butanol, nước…Các flavonoid glycoside, anthocyanidin không tan trong dietyl ate nhưng tan trong nước nóng, ethanol nóng
Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của các loại dung môi khác nhau đến hiệu quả trích ly flavonoid từ củ cải trắng Các dung môi được sử dụng bao gồm ethanol 70%, ethanol 90%, ethanol 90% + HCl, metanol, ethylacetate, cloroform và nước Kết quả thí nghiệm, như thể hiện trong hình 3.1, cho thấy sự ảnh hưởng rõ rệt của loại dung môi đến hàm lượng flavonoid thu nhận được.
Dung môi etanol và metanol là những dung môi đa năng với tính phân cực cao, có khả năng hòa tan hầu hết các hợp chất trong mẫu Nhờ đó, chúng có khả năng
Bốn dung môi hiệu quả cao bao gồm metanol, etanol 70%, etanol 90% và etanol 90% kết hợp với HCl Sự hiện diện của acid giúp phân hủy các flavonoid glycoside, giải phóng gốc đường và tăng cường phần aglycon, dẫn đến việc tăng tổng hàm lượng flavonoid (TFC) Tuy nhiên, cần lưu ý rằng sự thay đổi cấu trúc này có thể ảnh hưởng đến hoạt tính của flavonoid, điều này giải thích sự biến đổi trong hoạt tính khử gốc tự do ABTS* của dịch chiết tùy thuộc vào loại dung môi sử dụng.
Mẫu chiết bằng dung môi etanol 70 cho hàm lượng flavonoid tổng tương đương với mẫu dùng etanol 90+HCl, nhưng hoạt tính cao hơn, vượt trội so với tất cả các mẫu còn lại Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng củ cải chứa các flavonoid tan trong etanol như quercetin, rutin, luteolin và apigenin, cho thấy kết quả nghiên cứu này phù hợp với các công bố trước Do đó, chúng tôi đã quyết định chọn dung môi etanol 70 là dung môi chính để trích ly cho các phần nghiên cứu tiếp theo.
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng)
Tôi đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) với các mức 1/10, 1/20, 1/30 và 1/40 (g/ml) sử dụng dung môi etanol 70 0 Các chỉ tiêu theo dõi được ghi nhận trong hình 3.2.
Quá trình trích ly giữa rắn và lỏng phụ thuộc vào tỉ lệ rắn/lỏng, ảnh hưởng đến TFC và ABTS* của dịch chiết Quá trình này diễn ra qua khuếch tán, với động lực từ sự chênh lệch nồng độ giữa mẫu và dung môi Lượng dung môi quyết định lượng flavonoid thu được; nếu tỉ lệ thấp, dung môi không đủ hòa tan hết flavonoid, dẫn đến trạng thái cân bằng nhanh chóng Khi tăng dung môi, nồng độ chất hòa tan giảm, khuếch tán tiếp tục cho đến khi đạt trạng thái cân bằng mới Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc tăng tỉ lệ không luôn tỉ lệ thuận với lượng cấu tử thu được, vì sẽ có thời điểm lượng cấu tử không tăng thêm.
Tỉ lệ rắn: lỏng (g/ml)
30 tử cần thu nhận trong mẫu sẽ hết, cho dù tiếp tục tăng lượng dung môi sử dụng thi cấu tử sẽ không thể tăng tiếp nữa
Nghiên cứu cho thấy rằng khi tăng tỉ lệ rắn/lỏng từ 1:10 đến 1:30 (g/ml), lượng flavonoid tổng cộng (TFC) thu được tăng đáng kể Tuy nhiên, khi tỉ lệ tiếp tục tăng lên 1:40 (g/ml), mặc dù TFC vẫn tăng, nhưng không có sự khác biệt thống kê rõ ràng Tương tự, hoạt tính khử gốc tự do ABTS* của dịch chiết cũng cho kết quả tương đồng Do đó, tỉ lệ rắn/lỏng 1/30 (g/ml) được chọn là tỉ lệ tối ưu cho việc trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng dung môi etanol 70%.
3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ trích ly
Hình 3.3 minh họa sự ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến tổng flavonoid (TFC) và khả năng khử của ABTS* trong dịch chiết từ củ cải trắng Nghiên cứu cho thấy hàm lượng flavonoid thu được tăng khi nhiệt độ dung môi được nâng từ 40 đến 60 độ C Kết quả này cũng tương tự với nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ đối với trích ly polyphenol từ chè xanh vụn của Vũ Hồng Sơn và Hà Duyên Tư (2009).
Nghiên cứu cho thấy hàm lượng tổng flavonoid (TFC) ở các nhiệt độ 40, 45, 50 và 60 oC đều cao nhất và không có sự khác biệt thống kê Tuy nhiên, khả năng khử gốc tự do ABTS đạt mức cao nhất ở 50 oC, thể hiện sự khác biệt rõ rệt so với các mức nhiệt độ khác Do đó, nhiệt độ 50 oC được xác định là điều kiện tối ưu để thu nhận dịch chiết giàu hoạt tính chống oxy hóa từ củ cải trắng.
Nhiệt độ cao có thể làm phân hủy các hợp chất sinh học mong muốn và giảm hoạt tính của chúng do phản ứng thủy phân và oxy hóa khử nội bào Chỉ một số hợp chất phenolic, như flavonoid (đặc biệt là anthocyanin và flavan-3-ol), có khả năng chịu nhiệt, vì vậy việc khảo sát khoảng nhiệt độ trích ly là rất quan trọng để duy trì hoạt tính của các hợp chất chống oxy hóa Hơn nữa, do quá trình chiết xuất sử dụng dung môi cồn: nước, nhiệt độ trích ly quá cao có thể làm thay đổi tỷ lệ cồn: nước, dẫn đến sai số trong kết quả.
3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly
Thời gian là yếu tố quan trọng, bên cạnh nhiệt độ, ảnh hưởng đến việc thu nhận dịch chiết từ củ cải trắng, giúp tối ưu hóa hàm lượng hoạt tính chống oxy hóa.
Kết quả thí nghiệm 2
Thời gian trích ly 3 giờ được xác định là thông số tối ưu trong thí nghiệm này, giúp thu nhận dịch chiết từ củ cải trắng với hoạt tính chống oxy hóa cao nhất Kết quả cho thấy không có sự khác biệt thống kê giữa các thời gian trích ly, khẳng định rằng 3 giờ là lựa chọn phù hợp nhất để đạt hiệu quả tối ưu.
Thời gian trích ly cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất tách chiết các hợp chất chống oxy hóa Nếu thời gian trích ly quá ngắn, hiệu suất sẽ không đạt yêu cầu, trong khi thời gian quá dài có thể dẫn đến phân huỷ và oxy hóa các hợp chất do tiếp xúc với nhiệt độ, ánh sáng và oxy Hơn nữa, việc kéo dài thời gian trích ly cũng gây mất mát dung môi và không hiệu quả về mặt kinh tế.
Kết luận cho thấy điều kiện trích ly tối ưu bao gồm nồng độ cồn trong dung môi là 75%, tỷ lệ mẫu so với dung môi là 1/30 (g/ml), nhiệt độ 50 độ C và thời gian trích ly là 3 giờ.
3.3 Kết quả TN 2: khảo sát quá trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng
Vi sóng là sóng bức xạ điện từ có khả năng xâm nhập vào vật liệu sinh học, tương tác với các phần tử phân cực, làm tăng nhiệt độ và áp suất bên trong, từ đó giúp cải thiện hiệu quả trích ly Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi sóng thúc đẩy quá trình trích ly các hợp chất tự nhiên trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình trích ly có xử lý vi sóng bao gồm đặc điểm nguyên liệu (độ ẩm, kích thước, loại nguyên liệu), loại và nồng độ dung môi, công suất và thời gian xử lý sóng, cũng như đặc điểm quá trình trích ly.
Nghiên cứu này khảo sát ba yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình xử lý vi sóng, bao gồm tỉ lệ giữa nguyên liệu và dung môi, công suất vi sóng sử dụng, và thời gian xử lý vi sóng.
3.3.1 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng)
Bài nghiên cứu đã khảo sát bốn tỉ lệ nguyên liệu và dung môi là 1/10, 1/20, 1/30 và 1/40 (g/ml) trong điều kiện không sử dụng vi sóng Thời gian xử lý vi sóng được cố định ở 5 phút với công suất 450 W Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong hình 3.5.
Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng vi sóng trong quá trình trích ly ảnh hưởng tích cực đến lượng flavonoid thu được Cụ thể, khi tỉ lệ rắn/lỏng tăng từ 1/10 (g/ml) lên 1/20 (g/ml), lượng flavonoid tăng lên rõ rệt Tuy nhiên, khi tỉ lệ rắn/lỏng tiếp tục tăng lên 1/30 và 1/40 (g/ml), lượng flavonoid không còn tăng nhiều Tương tự, hoạt tính chống oxi hóa được đo bằng khả năng khử gốc tự do ABTS* cũng tăng theo lượng flavonoid, đạt đỉnh ở tỉ lệ 1/20 (g/ml) và không có sự gia tăng đáng kể khi tăng tỉ lệ dung môi.
Sử dụng trích ly hỗ trợ bằng vi sóng giúp giảm lượng dung môi từ 30 ml/1g mẫu xuống còn 20 ml/1g mẫu, đồng thời tăng tổng flavonoid có khả năng chống oxy hóa (TFC) từ 4,784 mg/g lên 9,316 mg/g Ngoài ra, khả năng khử gốc tự do ABTS* cũng tăng 1,73 lần, đạt 31,679 mg TEAC/g so với 18,35 mg TEAC/g khi không sử dụng vi sóng.
Khi sử dụng vi sóng, sóng tác động làm phá vỡ cấu trúc vật liệu do nhiệt độ và áp suất tăng cục bộ, từ đó giải phóng hiệu quả các cấu tử bên trong tế bào.
3.3.2 Khảo sát công suất của vi sóng sử dụng
Một trong những đặc trưng quan trọng của lò vi sóng là công suất sóng Trong nghiên cứu này, tôi đã khảo sát 5 mức công suất vi sóng khác nhau, bao gồm 80, 150 và 300 watt.
Để tối ưu hóa quá trình trích ly flavonoid, nghiên cứu sử dụng các mức công suất vi sóng 450, 700 và 900W trong thời gian 5 phút Tỉ lệ dung môi được áp dụng là 20 ml ethanol 70% cho mỗi 1g mẫu, nhằm tìm ra công suất phù hợp nhất để đạt hiệu quả thu nhận flavonoid cao mà vẫn bảo toàn hoạt tính sinh học.
Tỉ lệ rắn/ lỏng (g/ml)
34 tính của dịch chiết Kết quả khảo sát trình bày trên hình 3.6
Khi công suất sóng vi sóng tăng từ 80 W lên 150 W và 300 W, lượng flavonoid thu được trong dịch chiết cũng tăng theo, với mức tăng đạt 22,7%.
% trên TFC (9,861 so với 7,748 mg quercetin/g) và 23,26% (31,90 so với 25,88 mg TEAC/g) trên hoạt tính chống oxi hóa Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng lên 450 W và 700
W, lượng flavonoid thu được không thay đổi nhưng hoạt tính chống oxi hóa có khuynh hướng giảm và giảm mạnh ở mức công suất 700 W Điều này 1 phần là do khi sử dụng công suất sóng cao, kèm theo nhiệt độ mẫu tăng mạnh, có thể gây ra sự biến đổi một số cấu phần dẫn đến cản trở quá trình trích ly Mặt khác, các hợp chất chống oxi hóa là các chất nhạy cảm với nhiệt độ cao,khi công suất sóng cao, nhiệt độ tăng làm hoạt tính dịch chiết bị ảnh hưởng Từ đó, tôi thấy rằng sử dụng mức công suất 300 W là phù hợp cho quá trình trích ly flavonoid trên củ cải trắng
3.3.3 Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly
Công suất vi sóng và thời gian xử lý đều là những thông số quan trọng trong quá trình nghiên cứu Nghiên cứu này khảo sát bốn khoảng thời gian khác nhau, từ 3 đến 9 phút, với mức công suất vi sóng 300 W và tỉ lệ dung môi là 20 ml ethanol 70% trên 1g mẫu Kết quả được theo dõi và trình bày trong hình 3.7.
Thời gian xử lý vi sóng ảnh hưởng đáng kể đến lượng flavonoid và hoạt tính chống oxi hóa trong dịch chiết Khi thời gian vi sóng tăng từ 3 phút lên 5 phút, lượng flavonoid và hoạt tính chống oxi hóa đều tăng Tuy nhiên, khi thời gian xử lý kéo dài đến 7 và 9 phút, lượng flavonoid không thay đổi nhưng hoạt tính chống oxi hóa giảm mạnh do nhiệt độ mẫu tăng cao, dẫn đến biến đổi và tổn thất các cấu tử có hoạt tính Do đó, thời gian xử lý vi sóng 5 phút là tối ưu cho quá trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng.