Nghiên cứu thành phần hóa học, hoạt tính sinh học của hành tím đen (allium ascalonicum l )

Aỉỉium được sử dụng rộng rãi làm hương liệu thực phẩm và được đánh giá cao trong những năm qua không chỉ vì hương vị và mùi đặc trưng mà còn là nguồn cung cấp đáng kể các hợp chất có hoạ

Bộ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KỂT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

Tên đề tài: Nghiên cứu thành phần hóa học, hoạt tính sinh học của hành tím đen (Allium ascalonicum L.)

Mã số đề tài: 21.2. SHTPSV03

Chủ nhiệm đề tài: Bùi Thị Trang

Đơn vị thực hiện: Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm

LỜI CÁM ƠN

Sau thời gian hai năm học tập và nghiên cứu tại Viện công nghệ Sinh học và Thực phẩm với sự hướng dẫn nhiệt tình cùng những bài học quý báu của quý thầy cô ở Viện, tôi đã hoàn thành đề tài của mình Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:

Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lồng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS TS Trần Đình Thắng và TS Đỗ Hữu Nghị đã tận tình trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này

Tiếp đến, tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô của Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm đã truyền đạt kiến thức và những kinh nghiệm quý báu trong thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại trường Tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện giúp đỡ, cung cấp các cơ sở vật chất cần thiết trong suốt thời gian tôi thực hiện nghiên cứu này

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo nhà trường đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành được đề tài này

Một lần nữa xin trân trọng cảm ơn!

PHẢN L THÔNG TIN CHƯNG

(học hàm, học vị) Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

1.5 Thòi gian thực hiện:

1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 03 năm 2022 đến tháng 03 năm 2023

1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng năm

1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 03 năm 2023 đến tháng 9 năm 2023

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):

tyề mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)

1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 50 triệu đồng.

II Kết quả nghiên cứu

1 Đặt vấn đề

Từ lâu hành tím được xem là một loại gia vị, thực phẩm trên thế giói Chúng đã được sử dụng như một vị thuốc y học cổ truyền với các lợi ích về sức khỏe Các thành phần hóa học được tìm thấy trong hành tím (Aỉỉium ascaỉonicum L.) chủ yếu

là flavonoid glycoside, các hợp chất chứa lưu huỳnh và saponin Flavonol glucoside bao gồm quercetin và isorhamnetin mono- và di-glucosides được tìm thấy trong hành tím của Pháp và Ý [1] Các nghiên cứu trước đây cho thấy nhiều cây thuộc họ

Aỉỉium (trừ A sativum và A cepà) đóng vai trò quan trọng trong thành phần của các chất tạo hưong, chất chống oxy hóa, hương thơm và trị liệu [2] Củ của các loài

Aỉỉium được sử dụng rộng rãi làm hương liệu thực phẩm và được đánh giá cao trong những năm qua không chỉ vì hương vị và mùi đặc trưng mà còn là nguồn cung cấp đáng kể các hợp chất có hoạt tính sinh học như allicin và các dẫn xuất của chúng [3,

4, 5] hoặc flavonoid glycoside [6, 7, 8]

Hoạt tính chống oxy hóa của các loài Aỉỉium có nguồn gốc từ các hợp chất chứa lưu huỳnh và tiền chất của chúng, bên cạnh đó, các hợp chất khác như polyphenol, chất

xơ và nguyên tố vi lượng cũng được công bố góp phần thể hiện các hoạt tính tương

tự [9] Polyphenol là hợp chất được phân bố rộng rãi trong các sản phẩm tự nhiên Chúng đã được công bố là có nhiều đặc tính sinh học, chẳng hạn như các hoạt tính chống oxy hóa, kháng biểu mô, kháng khuẩn, kháng vi rút và chống viêm [10, 11] Các cây thuốc giàu polyphenol có thể làm chậm quá trình oxy hóa phân hủy lipid và cải thiện chất lượng cũng như giá trị dinh dưỡng của thực phẩm [12] Ngoài việc là nguồn cung cấp chất chống oxy hóa cao, hành tím còn có những lợi ích quan trọng như cải thiện sức khỏe tim mạch, ngăn ngừa ung thư, tiểu đường, chống viêm, kháng khuẩn, có thể giúp chống béo phì và giúp ngăn ngừa hoặc điều trị dị ứng [13]

Hành tím chứa những chất chuyển hóa thứ cấp như ílavonoid, đặc biệt là flavonols, anthocyanin, sterol thực vật và saponin [13] Các sterol thực vật phổ biến nhất trong các sản phẩm tự nhiên là p-sitosterol, stigmasterol và campesterol Sterol có thể làm giảm nguy cơ xơ vữa động mạch và bảo vệ chống lại các bệnh tim mạch [14] Chúng còn có khả năng làm giảm nguy cơ ung thư vú, tuyến tiền liệt và ruột kết [15, 16], Hơn nữa, sterol thực vật có đặc tính kháng viêm và điều hòa miễn dịch [17] Tất cả sterol thực vật trong cơ thể con người được cung cấp từ chế

độ ăn, vì chúng không thể được tổng hợp bởi con người Hơn 95% tổng lượng sterol thực vật trong khẩu phần ăn được đại diện bởi p-sitosterol, stigmasterol và campesterol [14] Chi Aỉỉium bao gồm hơn 500 loài phổ biến trên khắp thế giới Đặc tính kháng khuẩn và kháng nấm của Aỉỉium đã được chứng minh từ các loài A sativum, A Porrum [18], A cepa [19], A ascaỉonicum \2ữ\, A fistulosum [21]

Hành tím (AHium ascalonicum L.) mang lại nhiều lợi ích về sức khỏe nhưng vẫn bị hạn chế bởi mùi hăng và vị cay của chúng Tuy nhiên, mùi và vị khó chịu của hành tím có thể bị loại bỏ thông qua quá trình xử lý nhiệt do các hợp chất kém bền và có mùi khó chịu sẽ được chuyển hóa thành hợp chất bền và không mùi [22] Dựa trên

cơ sở này, tiến hành xử lý và tạo sản phẩm hành tím đen nhờ vào quá trình lão hóa được kiểm soát trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm thích hợp nhằm cải thiện mùi vị

và chất lượng của hành tím Ngoài ra, nghiên cứu của Yang và Park [22] thì thành phẩm hành tây đen từ hành tây - một nguyên liệu cùng chi của hành tím sẽ có vị ngọt, chua, thay thế cho các mùi khó chịu và vị hăng nồng ở hành tươi Đặc biệt có thể tạo ra sản phẩm với nhiều đặc tính chức năng mới

Thành phần hóa học của hành tím đen (Aỉỉium Ascaỉonicum) ở Việt Nam chưa được nghiên cứu nhiều, mục đích của nghiên cứu này là mang lại dữ liệu mới về các hợp chất hóa học và hoạt tính sinh học có trong sản phẩm hành tím đen, đồng thời xây dựng quy trình sản xuất cao chiết hành đen giàu hoạt tính sinh học

- Xác định thành phần hóa học của hành tím đen

- Xác định tổng hàm lượng flavonoid có trong hành tím đen

- Xác định tổng hàm lượng Phenolic có trong hành tím đen

- Xác định hoạt tính chống oxy hóa của hành tím đen

- Xác định hoạt tính kháng viêm của hành tím đen

- Xác định hoạt tính kháng ung của hành tím đen

- Phân lập các hợp chất có trong dịch chiết hành tím đen và thử các hoạt tính sinh học của chúng (hoạt tính chống oxi hóa, kháng viêm, kháng ung)

3 Phưong pháp nghiên cứu

3 1 Nội dung 1: Tổng quan về hành tím tươi và hành tím đen trong và ngoài nước

- Cách tiếp cận: Tìm kiếm và thu thập tài liệu tham khảo trong và ngoài nước

- Phương pháp: Đọc và tổng hợp lại tài liệu đã công bố trong và ngoài nước, phát hiện ra vấn đề cần nghiên cứu, đưa ra tên đề tài và xây dựng nội dung nghiên cứu

- Kết quả: Tập hợp được tư liệu dạng văn bản phằn tích tổng quan về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hành tím tươi và hành tím đen

- Tính mới: Sau khi đọc tài liệu đã nghiên cứu trong và ngoài nước nhận thấy chưa

có công trình nào xác định đầy đủ về thành phần hóa học cũng như hoạt tính sinh học hành tím đen

3 2 Nội dung 2: Thu mẫu

- Cách tiếp cận: Tìm kiếm và thu thập trực tiếp từ Vinh Châu

- Phương pháp: thu mua hành tím Vĩnh Châu

- Kết quả: Thu thập được mẫu hành tím Vinh Châu tươi với kích thước đồng đều

3 3 Nội dung 3: Tạo sản phẩm hành tím đen

- Cách tiếp cận: Tiến hành xử lý sơ bộ và áp dụng quá trình lão hóa được kiểm soát trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm thích hợp để tạo sản phẩm

- Kết quả: Tạo được sản phẩm hành tím đen

4 4 Nội dung 4: Tạo cao hành tím đen

- Cách tiếp cận: Tìm kiếm phương pháp phù hợp và tiến hành thực nghiệm

- Phương pháp phân tích: Chiết theo phương pháp ngâm chiết

- Kết quả: Tạo được cao hành tím đen

3 5 Nội dung 5: Phân lập chất

- Cách tiếp cận: Tiến hành phân lập và tách chiết các hợp chất

- Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp sắc ký cột, TLC,

- Kết quả: Tinh sạch và xác định cấu trúc của các hợp chất

3 6 Nội dung 6: Xác định thành phần hóa học của hành tím đen

- Cách tiếp cận: Tiến hành phân tích mẫu, lấy số liệu về thành phần hóa học.

- Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp LC-MS để phân tích thành phần

- Kết quả: Xác định được thành phần hóa học của hành tím đen, từ đó có thể so sánh với thành phần hóa học của hành tím tươi

3 7 Nội dung 7: Xác định hàm lượng tổng flavonoid có trong hành tím đen

- Cách tiếp cận: Tiến hành phân tích mẫu, lấy số liệu tổng hàm lượng flavonoid

- Kết quả: Xác định được tổng hàm lượng flavonoid

3 8 Nội dung 8: Xác định hàm lượng tổng phenolic có trong hành tím đen

- Cách tiếp cận: Tiến hành phân tích mẫu, lấy số liệu tổng hàm lượng phenolic

- Kết quả: Xác định được tổng hàm lượng phenolic

3 9 Nội dung 9: Thử hoạt tính chống oxy hóa của hành tím đen

- Cách tiếp cận: thử hoạt tính chống oxi hóa của hành tím đen

- Kết quả: Có số liệu về khả năng chống oxy hóa của hành tím đen

3.10 Nội dung 10: Thử hoạt tính kháng viêm của hành tím đen

- Cách tiếp cận: thử hoạt tính viêm của hành tím đen

- Kết quả: Có số liệu về khả năng kháng viêm của hành tím đen

3.11 Nội dung 11: Thử hoạt tính kháng ung của hành tím đen

- Cách tiếp cận: thử hoạt tính ung của hành tím đen

- Kết quả: Có số liệu về khả năng kháng ung của hành tím đen

3.12 Nội dung 12: Báo cáo tổng kết và viết báo

- Phương pháp: Tổng hợp các số liệu về thành phần hóa học, các chất được phân lập, tổng hàm lượng flavonoid và phenolic, hoạt tính sinh học để viết báo cáo tổng kết đề tài và viết báo

- Kết quả: 1 bài báo gửi scopus, 1 báo cáo tổng hợp

4 Tổng kết về kết quả nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, các điều kiện tối ưu của quá trình chiết xuất có sự hỗ trợ của sóng siêu âm (UAE) và hoạt động chống oxy hóa từ hành tím đen đã được nghiên cứu Các điều kiện tối ưu UAE thu được dựa trên phương pháp luận bề mặt đáp ứng với thiết kế Box-Behnken Điều kiện chiết xuất tối ưu là nhiệt độ chiết 53°c, thời

gian chiết 72 phút, nồng độ ethanol 48% v/v và mức công suất siêu âm 84% (504W), các giá trị thực nghiệm của TPC, TFC và DPPH là 17,28 ± 0,12 mgGAE/g; 5,42 ± 0,08 mgQE/g và 75,35 ±0,15 %.

Tỏi tươi qua quá trình lên men ở độ ẩm và nhiệt độ cao sẽ trải qua quá trình biến đổi các thành phần lý hóa của tỏi làm tỏi có màu đen, mềm, vị ngọt, không còn mùi hăng cay Khả năng chống oxy hóa của tỏi đen tăng gấp 5 lần, hàm lượng flavonoid tăng 8 lần, hàm lượng đường tổng tăng 2,8 lần và đường khử tăng 11 lần so với tỏi tươi nên tỏi đen được xem là có giá trị dược tính cao hơn so với tỏi tươi

Bằng các phương pháp sắc ký kết hợp với các phương pháp phân tích phổ hiện đại (MS, NMR), từ phân đoạn dịch chiết ethylacetat của lá cây dâu đã phân lập, xác định cấu trúc phân tử 2 hợp chất nhóm flavonoid là kaempferol 3- O-p-D- glucopyranoside (1) và quercetin 3-O-a- L-rhamnopyranosid (2) Các kết quả trên cũng mở ra những hướng nghiên cứu sâu hơn nhằm hướng tới mục tiêu tìm ra hoạt chất chính có khả năng ứng dụng làm chất chuẩn trong kiểm nghiệm Đồng thời cần tiếp tục thực hiện các nghiên cứu bổ sung về hàm lượng và tác dụng sinh học của các hợp chất phân lập được, nhằm minh chứng cho công dụng và góp phần định hướng sử dụng hiệu quả hơn

5 Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận

- Nghiên cứu cung cấp thông tin về các thành phần hóa học có trong hành tím đen

- Đe tài bước đầu cung cấp những thông tin về hoạt tính sinh học của hành tím đen: khả năng chống oxi hóa, khả năng kháng ung từ đó biết được tác dụng đối với sức khỏe con người

- Cung cấp thông số về quy trình sản xuất cao chiết hành tím đen giàu hoạt tính sinh học

- Là tiền đề để phát triển sản phẩm hành tím đen nâng cao giá trị kinh tế

6 Tóm tắt kết quả

Trong nghiên cứu này, các điều kiện tối ưu của quá trình chiết xuất có sự hỗ trợ của sóng siêu âm (ƯAE) và hoạt động chống oxy hóa từ hành tím đen đã được nghiên cứu Các điều kiện tối ưu UAE thu được dựa trên phưong pháp luận bề mặt đáp ứng với thiết kế Box-Behnken Điều kiện chiết xuất tối ưu là nhiệt độ chiết 53°c, thời gian chiết 72 phút, nồng độ ethanol 48% v/v và mức công suất siêu âm 84% (504W), các giá trị thực nghiệm của TPC, TFC và DPPH là 17,28 ± 0,12 mgGAE/g; 5,42 ± 0,08 mgQE/g và 75,35 ± 0,15 %.

Tỏi tưoi qua quá trình lên men ở độ ẩm và nhiệt độ cao sẽ trải qua quá trình biến đổi các thành phần lý hóa của tỏi làm tỏi có màu đen, mềm, vị ngọt, không còn mùi hăng cay Khả năng chống oxy hóa của tỏi đen tăng gấp 5 lần, hàm lượng flavonoid tăng 8 lần, hàm lượng đường tổng tăng 2,8 lần và đường khử tăng 11 lần so với tỏi tươi nên tỏi đen được xem là có giá trị dược tính cao hơn so với tỏi tươi

Bằng các phương pháp sắc ký kết hợp với các phương pháp phân tích phổ hiện đại (MS, NMR), từ phân đoạn dịch chiết ethylacetat của lá cây dâu đã phân lập, xác định cấu trúc phân tử 2 hợp chất nhóm flavonoid là kaempferol 3- O-p-D- glucopyranoside (1) và quercetin 3-O-a- L-rhamnopyranosid (2) Các kết quả trên cũng mở ra những hướng nghiên cứu sâu hơn nhằm hướng tới mục tiêu tìm ra hoạt chất chính có khả năng ứng dụng làm chất chuẩn trong kiểm nghiệm Đồng thời cần tiếp tục thực hiện các nghiên cứu bổ sung về hàm lượng và tác dụng sinh học của các hợp chất phân lập được, nhằm minh chứng cho công dụng và góp phần định hướng sử dụng hiệu quả hơn

III Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo

3.1 Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3)

4 Báo cáo phân tích và số

liệu hoạt tính sinh học

1

5 Chemical Composition

analysis of Ethanol

Extract Of Black Shallot

(Allium Ascalonicum) and

Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm trong phần phụ lục minh chứng ở cuối báo cáo (đối với ấn phẩm là sách, giáo trình cần có bản photo trang bìa, trang chính

và trang cuối kèm thông tin quyết định và số hiệu xuất bản)

3.2 Kết quả đào tạo

IV Tình hình sử dụng kinh phí

T

Kỉnh phí được duyệt

(triệu đồng)

Kinh phí thực hiện

(triệu đồng)

Ghi chú

2 Nguyên, nhiên vật liệu, cây con

V Kiênnghị ( vê phát triên các kêt quả nghiên cứu của đê tài)

VI Phụ lục sản phẩm (hệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)

- Bài báo scopus Q3

PHẢN II BẤO CẢO CHI TIẾT ĐẺ TÀI NGHIÊN cứu KHOA HỌC

(báo cáo tong kết sau khi nghiệm thu, đã bao gồm nội dung góp ý của hội đồng nghiệm thu)

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined.

TÓM TẮT Error! Bookmark not defined.

ABSTRACT Error! Bookmark not defined.

LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined.

MỤC LỤC xii

DANH MỤC HÌNH ẢNH XV DANH MỤC BẢNG BIỂU xvi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẤT xvii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề Error! Bookmark not defined. 2 Mục tiêu nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 5 Y nghĩa thực tiễn của đề tài 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về hành tím 2

1.1.1 Giới thiệu 2

1.1.2 Thành phần hóa học 4

1.1.3 Hoạt tính sinh học 6

1.2 Tổng quan quá trình lão hóa 8

1.2.1 Cơ chế của quá trình lão hóa bằng phương pháp xử lý nhiệt 8

1.2.2 Các biến đổi nhờ quá trình lão hóa 11

1.3 Tổng quan về hành tím đen 14

1.4 Định hướng ứng dụng 14

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 16

2.1 Vật liệu nghiên cứu 16

2.2 Phương pháp khảo sát điều kiện tạo hành tím đen 17

2.2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất hành tím đen từ hành tím tươi 17

2.2.2 Thuyết minh quy trình 17

2.2.3 Xác định độ ẩm 18

2.2.4 Xác định pH 19

2.2.5 Xác định độ axit 19

2.2.6 Xác định độ màu 20

2.2.7 Xác định hàm lượng đường khử 21

2.2.8 Xác định hàm lượng phenolic 22

2.2.9 Xác định hàm lượng flavonoid 23

2.2.10 Hoạt tính chống oxi hóa 23

2.3 Phưong pháp nghiên cứu thành phần hóa học của hành tím đen 24

2.3.1 Xác định tổng hàm lượng phenolic 24

2.3.2 Xác định tổng hàm lượng flavonoid 24

2.3.3 Phưong pháp nghiên cứu các hợp chất bay hơi 24

2.3.4 Phương pháp nghiên cứu các hợp chất không bay hơi 24

2.4 Phương pháp thử nghiệm hoạt tính sinh học 28

2.4.1 Thử hoạt tính chống oxi hóa 28

2.4.2 Thử hoạt tính kháng ung thư 28

2.5 Phương pháp tối ưu hóa cao chiết giàu TPC, TFC và chống oxi hóa 29

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN cứu 31

3.1 Khảo sát điều kiện tạo hành tím đen 31

3.1.1 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến độ ẩm 31

3.1.2 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến pH 32

3.1.3 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến axit 33

3.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến độ màu 34

3.1.5 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến hàm lượng đường khử 36

3.1.6 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến hàm lượng phenolic 38

3.1.7 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến hàm lượng flavonoid 39

3.1.8 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến khả năng bắt gốc tự do DPPH 41

3.2 Khảo sát thành phần hóa học của hành tím đen 43

3.2.1 Tổng hàm lượng phenolic 43

3.2.2 Tổng hàm lượng flavonoid 44

3.2.3 Thành phần các hợp chất bay hơi của hành tím đen 44

3.2.4 Thành phần các hợp chất không bay hơi của hành tím đen 46

3.3 Khảo sát hoạt tính sinh học 49

3.3.1 Khả năng chống oxi hóa 49

3.3.2 Khả năng kháng ung thư 50

3.4 Tối ưu hóa cao chiết giàu TPC, TFC và chống oxi hóa 51

3.4.1 Sự phù hợp của các mô hình 51

3.4.2 Phân tích bề mặt đáp ứng 55

3.4.3 Tối ưu hóa và xác minh mô hình 58

3.5 Quy trình sản xuất cao chiết giàu hợp chat phenolic và flavonoid có hoạt tính chống oxi hóa từ hành tím đen 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA HỌC VIÊN 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC 73

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN .Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Đặc điểm hình thái cây hành tím 3

Hình 1.2 Sự hình thành hợp chất Amadori 9

Hình 1.3 Quá trình khử nước và khử amin để tạo ra dicarbonyl 10

Hình 1.4 Phản ứng trùng hợp tạo aldol 10

Hình 1.5 So đồ chuyển hóa alliin thành allicin 12

Hình 1.6 Hình thành các hợp chất chứa lưu huỳnh trong quá trình trao đổi chất của tỏi đã qua chế biến 13

Hình 2.1 Quy trình tạo sản phẩm hành tím đen 16

Hình 2.2 Quy trình nghiên cứu sản xuất hành đen từ hành tím tươi 17

Hình 2.3 Phân lập các hợp chất từ hành tím đen 27

Hình 3.1 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến yếu tố độ ẩm của hành tím đen 31

Hình 3.2 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến yếu tố pH của hành tím đen 33

Hình 3.3 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến yếu tố axit của hành tím đen 34

Hình 3.4 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến yếu tố màu của hành tím đen 36

Hình 3.6 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến yếu tố đường khử của hành tím đen 38

Hình 3.7 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến hàm lượng phenolic của hành tím đen 39

Hình 3.8 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến hàm lượng ílavonoid của hành tím đen 40

Hình 3.9 Ảnh hưởng của chế độ ủ đến giá trị DPPH của hành tím đen 42

Hình 3.10 Cấu trúc Quercetin 47

Hình 3.11 Cấu trúc Quercitrin 48

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Chương trình pha động trên cột C18 24

Bảng 3.1 Độ ẩm của hành tím đen ở chế độ nhiệt 60°C, 70°C và 80°C 31

Bảng 3.2 pH hành tím đen ở các chế độ nhiệt 60°C, 70°C và 80°C 32

Bảng 3.3 Axit tổng của hành tím đen ở các chế độ nhiệt 60°C; 70°C; 80°C 33

Bảng 3.4 Độ màu của hành đen ở chế độ nhiệt 60°C, 70°C và 80°C 34

Bảng 3.5 Giá trị đường khử của hành tím đen ở chế độ nhiệt 60°C, 70°C và 80°C.37 Bảng 3.6 Giá trị polyphenol của hành đen ở chế độ nhiệt 60°C, 70°C và 80°C 39

Bảng 3.7 Giá trị flavonoid của hành tím đen ở chế độ nhiệt 60°C, 70°C và 80°C 40

Bảng 3.8 Giá trị DPPH của hành đen ở chế độ nhiệt 60°C, 70°C và 80°C 41

Bảng 3.9 Giá trị DPPH ngày thứ 18 của hành tím đen ở chế độ nhiệt 60°C, 70°C và 80°C 42

Bảng 3.10 Thành phần các hợp chất bay hơi của hành tím đen 44

Bảng 3.11 Thành phần các hợp chất không bay hơi của hành tím đen 46

Bảng 3.12 Tác dụng chống ung thư của chiết xuất hành tím đen 51

Response Surface Methodology

Solid Phase Micro Extraction

MỞ ĐẦU

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Nghiên cứu cung cấp thông tin về các thành phần hóa học có trong hành tím đen

- Đe tài bước đầu cung cấp những thông tin về hoạt tính sinh học của hành tím đen: khả năng chống oxi hóa, khả năng kháng ung từ đó biết được tác dụng đối với sức khỏe con người

- Cung cấp thông số về quy trình sản xuất cao chiết hành tím đen giàu hoạt tính sinh học

- Là tiền đề để phát triển sản phẩm hành tím đen nằng cao giá trị kinh tế

và mùi vị, nhưng giống nhau về đặc điểm sinh hóa, hóa thực vật và dược thực phẩm Aỉỉium được biết đến là có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm, đồng thời chứa lưu huỳnh và nhiều hợp chat phenolic khác, điều này thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học [23, 24] Hành tím lần đầu tiên được giói thiệu đến người châu Âu vào thế kỷ 12 Những người lính thập tự chinh đã mang chúng về nhà như một "kho báu quý giá" từ thành phố cổ Ascalon của người Palestine Tên Aỉỉium được biết đến bắt nguồn từ từ “all” (hăng) của người Celt, trong khi tên

ascaỉonicum có thể bắt nguồn từ địa điểm trồng trọt [25]

Hành tím cao từ 15 - 50cm, củ hành to từ 2 - 3cm, có cạnh, vảy mỏng như giấy và

có màu đỏ Lá có hình trụ nhọn, rỗng, tròn và màu xanh mốc Cụm hoa dạng tán ở đầu một cán cao từ 20 - 50cm, rộng, tán hoa hình cầu được bao chung hình bẹ màu trắng, hoa có 6 phiến hoa rời, cuống hoa từ 1 - l,5cm [26]

Hành tím được coi là thành viên của họ hành, nhưng nhỏ hơn hành tây và trông giống tỏi hơn (Hình 1.1) Hành tím có mùi hăng, vị hơi cay được sử dụng rộng rãi cùng với các Allium khác để tạo hương vị cho thực phẫm đặc biệt là thịt và nước sốt Hành tím được con người sử dụng làm gia vị hàng ngày, nguyên liệu công nghiệp thực phẫm mà còn được dùng như một cây thuốc [27, 28] Loại hành này khác VỚI giống thông thường (Allium cepa L.) ở đặc điểm củ nhỏ hơn, có hình dạng giống như những nhánh tỏi lớn, và có hương vị nhẹ hơn Người Pháp sử dụng loài này làm nguyên liệu nấu ăn hoặc chế biến nước sốt bằng cách băm nhỏ củ đun sôi trong rượu trắng [29] ở các nước Đông Nam Ả, hành tím được sử dụng phẫ biến

và quan trọng hơn hành tây và được trồng nhiều nhất là loại có củ màu đỏ [30] Mặc

dù được tiêu thụ rộng rãi nhưng các công bố liên quan đến tác dụng sinh học của

Hình 1.1 Đặc điểm hình thái cây hành tím

A Củ hành tím; B Cây hành tím; c Hoa hành tím

hành tím rất ít so với các loài Allium khác như tỏi và hành tây

Thành phần hóa học

Các nhà khoa học đã phân tích trong thành phần hóa học của A ascaỉonicum có sự hiện diện của thành phần hữu ích như lectin liên kết với mannose [31] Ngoài việc được sử dụng như thuốc thử trong các lĩnh vực nghiên cứu, lectin còn có tiềm năng trong các liệu pháp chữa bệnh ung thư và kháng virus nhờ tính đặc hiệu khi liên kết với các cấu trúc carbohydrate khác nhau trên lớp vỏ vi khuẩn, virus hay trên bề mặt

tế bào ung thư [32]

Hành tím là một nguồn quan trọng cung cap carbohydrate, vitamin A, B và c Hợp chat phenolic trong hành tím bao gồm axit gallic, apigenin, eriodictyol, quercetin, isoquercetin, rutin, kaempferol, catechin và axit tannic [33] Ngoài ra, hai saponin furostanol mói (ascalonicoside A1/A2 và B) cũng được phằn lập từ củ hành tím [7] Các loài Aỉỉium là nguồn giàu flavonol A ascalonicum (hành tím) là một nguồn dồi dào của các hợp chất lưu huỳnh, flavonoid và phenolic Sự hiện diện của các hợp chất này có vai trò trong việc loại bỏ gốc tự do và đặc tính chống oxy hóa [9, 34, 35] Có báo cáo cho thấy chiết xuất hành tím có chứa một so polyphenol như apigenin, axit gallic, catechin, quercetin, kaempferol và axit tannic là những hợp chất nổi bật có hoạt tính kháng nấm [36] Trong đó, hợp chất quercetin được biết đến với khả năng chống oxy hóa và loại bỏ gốc tự do cũng như khả năng bảo vệ chống lại bệnh tim mạch, chúng còn có tác dụng rõ rệt trong điều trị dị ứng, hen suyễn, viêm khớp, ung thư, biến chứng tiểu đường, rối loạn thoái hóa thần kinh và bệnh loãng xưong [37, 38, 39, 40]

Phân tích GC-MS của tinh dầu hành tím đã xác định được 42 hợp chất chiếm hon 70,29% tổng số tinh dầu Các thành phần chính là dipropyl disulfide (15,17%), dipropyl trisulfide (11,14%), methyl propyl trisulflde (9,20%), 1-propenyl propyl disulfide (4,57%) và methyl propyl disulfide (3,26%) [41]

Các hợp chat hữu cơ de bay hơi của hành tây và hành tím được xác định thông qua HS-SPME-GC-MS Các thành phần chính là dipropyldisulphide và allylpropyldisulphide Thiopropanal S-oxit chỉ được phát hiện trong chất bay hơi

của hành tây Điều thú vị là trong hành tím có sự hiện diện của 2-metyl-2-pentenal, một hợp chất có mùi thơm trái cây, có thể đây là đặc trưng cho mùi thơm khác nhau giữa hành tây và hành tím Phân tích SPME-GC-MS của hành tím sau khi hấp thụ trên sợi SPME ở 50°C cho thấy sự hiện diện của các hợp chất mới [42].

Chiết xuất của hành tây (Aỉỉium cepa\ tỏi tây (Aỉỉium porrum L.), hành lá (Allium

fistulosum L.), hành tím (Allium ascaỉonicum auct.), củ nén (Allium schoenoprasum

L.) và hẹ Trung Quốc (Allium tuberosum L.) được phân tích bởi GC-MS bằng cách

sử dụng cột mao quản có đường kính (0,53mm) với tiêm chất làm lạnh (0°C) trên cột và điều kiện nhiệt độ cột ban đầu, tốc độ gia nhiệt (2-5°C / phút) và nhiệt độ GC-MS từ 80-100°C Các mẫu của các thành phần nghi ngờ được sử dụng để định danh và định lượng, rượu benzyl làm chất chuẩn nội Trong các điều kiện này, thiosulfmat MeS(O)SMe, PrS(O)SPr, MESS(O)Pr, MeS(O)SPr, (Z)- và (E)- MeS(O)SCH=CHMe, (E)-MeSS(O)CH=CHMe và (Z)- và (E)-PrS(O)SCH=CHMe

và 2,3-dimethyl-5,6 dithiabicyclo [2.1.1] hexane 5-oxit (cis- và trans zwiebelanes) đều được xác định trong hành tây, tỏi tây, hành lá, hành tím và củ nén trong khi MeS(O)SMe và (E, Z)-MeS(O)SCH=CHMe được xác định trong lá hẹ Trung Quốc Mặt khác, nghiên cứu không thể thu được các pic cho các đồng phân MeCH=CHS(O)SPr hoặc bất kỳ thiosulfinat nào có chứa nhóm 2-propenyl (allyl), được xác định bởi HPLC [43]

Selen và lưu huỳnh đồng thời được xác định có trong hành tím (Allium ascalonicum) thực hiện bằng kỹ thuật ghép nối, HPLC được kết hợp với quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần, kết nối khối phổ (HPLC - ICP-MS) được trang bị

hệ thống phản ứng octopole (ORS) Hợp chất seleno phổ biến được xác định trong hành tím là Ỵ-glutamylmethylselenocysteine được ion hóa bằng phương pháp phun

mù electron, ghép nối khối phổ (ESI-MS / MS) Hơn nữa, hành tím còn cho thấy tác dụng ngăn ngừa chống lại các tế bào bệnh bạch cầu ở người [44]

Hoạt tính sinh học

Hành tím có nhiều hợp chất hoạt tính sinh học Một số nghiên cứu cho thấy hành tím có các đặc tính kháng khuẩn, kháng nấm [45], chống oxi hóa, kháng biểu mô, kháng khuẩn, kháng vi rút và chống viêm [10, 11, 46], chẳng những thế chúng còn

có tiềm năng điều trị chống lại vi khuẩn Hp (Helicobacter pylori) có trong dạ dày [47] Có báo cáo chỉ ra rằng hành tím là nguyên liệu sản xuất thực phẩm chức năng

hỗ trợ sức khỏe với hàm lượng Selen và chất chống oxy hóa cao [48] Năm 2011, Chen cùng cộng sự đã cho thấy tiềm năng của hành tím sử dụng trong điều trị các hoạt động lây nhiễm của vi-rút adeno [49] Khả năng chống oxy hóa của hành tím cao hon khi so sánh với các chất chiết xuất từ tỏi, đối với dịch chiết hexane của hành tím có thể bảo vệ quá trình tán huyết hồng cầu khỏi các gốc như hydrogen peroxide Nghiên cứu cũng đã chứng minh dịch chiết từ củ hành tím có tác dụng bảo vệ đối với quá trình peroxy hóa lipid từ AAPH và giữ cho glutathione trong hồng cầu không bị oxi hóa [50] Thêm vào đó, hành tím còn được xem như một loại thảo mộc hữu ích vói tiềm năng điều trị hoặc phòng ngừa chống lại các rối loạn liên quan đến mạch máu [51] Đồng thời, chất chiết xuất từ hành tím có thể được sử dụng như chất bảo quản tự nhiên để kéo dài thời hạn sử dụng của các sản phẩm cá cũng đã được chứng minh [52]

Kết quả nghiên cứu cho thấy hành tím có hoạt tính chống oxi hóa mạnh hon tỏi tây, tỏi, hẹ Trung Quốc, hành tây Qua đó, hành tím có thể có tiềm năng mang lại giá trị trong ngành công nghiệp thực phẩm như những chất thay thế chất chống oxy hóa tổng hợp Đặc tính kháng khuẩn của tinh dầu hành tím cũng được thử nghiệm và đánh giá trên năm mầm bệnh truyền qua thực phẩm: Gram (+) Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes và ba vi khuẩn Gram (-) Salmonella Typhimurium,

Escherichia coli và Campylobacter jejuni [41]

Năm 2019, Asemani và công sự đã phát hiện phân tích hóa thực vật của các loài thuộc chi Aỉỉium khác nhau cho thấy 16 loài đã chứng minh được đặc tính chống ung thư tiềm năng do sự tích tụ của các hợp chất hữu co và lưu huỳnh khác nhau

nhiều năm đã chỉ ra rằng tác dụng chống ung thư của Aỉỉium là do các hợp chất có nguồn gốc từ lưu huỳnh (OSCs), được giải phóng ra khi chế biến (băm, nhai, cắt ) Các y-glutamyl-S-alk (en) yl-L-cysteine là các hợp chất lưu huỳnh chính trong

Allium nguyên vẹn, được thủy phân và oxy hóa để tạo ra S-alkyl (en) yl-L-cysteine sulfoxide (alliin) Alliin tích tụ tự nhiên trong quá trình bảo quản Aỉỉium và là tiền chất không mùi của OSCs Các OSCs được tạo ra khi chuyển đổi alliin thành allicin

và các alkyl alkane-thiosulfinat khác thông qua alliinase, được giải phóng từ không bào khi cắt, nghiền hoặc nhai Allium. Allicin và các thiosulfinat thường không ổn định và bị phằn hủy ngay lập tức để tạo ra các hợp chất lưu huỳnh khác nhau bao gồm các OSCs hòa tan trong dầu như diallyl sulfide (DAS), diallyl disulfide (DADS), diallyl trisulfide (DATS), dithin và ajoene (4,5,9-trithiadodeca-l,6,l 1- triene-9-oxit) Đồng thời, Ỵ-glutamyl cysteine cũng được chuyển đổi thành các OSCs hòa tan trong nước bao gồm S-allyl cysteine (SAC) và S-allyl mercaptocysteine (SAMC) [54, 55] Kết quả của một nghiên cứu cho thấy SAC và OSCs ỞA ascaỉonicum có khả năng chống ung thư và kháng sinh [56] Chúng cũng được chứng minh là có hoạt tính chống ung thư và gây độc tế bào vói dòng HepG2 (ung thư gan) [57] Ngoài ra, chiết xuất trong nước của A ascaỉonicum có hoạt tính chống tăng trưởng trên các dòng tế bào ung thư; Jurkat (ung thư bạch cầu cấp tế bào

T ỏ người) và K562 (ung thư bạch cầu nguyên bào), Wehil64 (tế bào fibrosarcoma

- ung thư mô mềm của chuột) Chiết xuất cũng cho thấy độc tính tế bào ít hon nhiều

so với dòng tế bào bình thường (HUVEC) và hoạt động chống viêm đáng kể trên co thể sống [56] Do đó, có thể kết luận rằng hành tím là một lựa chọn chống ung thư mạnh để điều trị ung thư [57]

Nhìn chung, hành tím có nhiều chất chống oxy hóa, khoáng chất và vitamin hon hành tây Chúng là một nguồn giàu chất chống oxy hóa flavonoid như quercetin, kaempferol, Hành tím chứa các hợp chất chống oxy hóa lưu huỳnh như diallyl disulfide, diallyl trisulfide và allyl propyl disulfide, chuyển đổi thành allicin thông qua tác động của enzyme sau khi bề mặt tế bào bị phá vỡ trong khi nghiền nát và cắt

nhỏ Allicin làm giảm sản xuất cholesterol bằng cách ức chế enzyme HMG-CoA reductase trong tế bào gan [13].

Tổng quan quá trình lão hóa

Cơ che của quá trình lão hóa bằng phương pháp xử lý nhiệt

Xử lý nhiệt là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi để loại bỏ mùi khó chịu ở loài Aỉỉium Bất kể ỏ nhiệt độ nào, màu của mẫu sẽ tăng dần theo thời gian từ vàng nhạt đến nâu sẫm Nhiệt độ càng cao khả năng hóa nâu sẽ càng nhanh, nếu nhiệt độ chậm khả năng hóa nằu sẽ chậm hon Khả năng hóa nâu của thực phẩm

xử lý nhiệt (như tỏi đen) liên quan đến phản ứng Maillard, phản ứng hóa nâu không enzyme, xảy ra giữa các amin thường là axit amin và các hợp chat carbonyl thường

là đường khử [58]

Trong 150 năm qua, xử lý nhiệt đã trỏ thành một thực tế phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm Các phương pháp xử lý như khử trùng hoặc nướng cải thiện các đặc tính cảm quan và sức khỏe của thực phẩm đã qua xử lý nhiệt Nhiều phản ứng hóa học khác nhau diễn ra trong quá trình nhiệt và bảo quản thực phẩm, tạo các hợp chất mới ảnh hưởng đến các đặc tính cuối cùng của thực phẩm và khả năng chấp nhận của người tiêu dùng Một số biến đổi này bao gồm một loạt các phản ứng phức tạp được gọi là phản ứng hóa nâu không do enzyme, dẫn đến sự hình thành màu nâu

mà không có sự can thiệp của enzyme Trong số đó, phản ứng Maillard là phổ biến nhất do khả năng phát triển trong một phạm vi nhiệt độ lớn, hoạt động của nước, có hoặc không có oxy, Do đó, sự hình thành phản ứng maillard là điều mong muốn trong thực phẩm như cà phê hoặc bánh mì , trong đó màu sắc và mùi thơm đặc trưng được hình thành Ngược lại, trong thực phẩm như sữa hoặc nước trái cây, phản ứng maillard bị tránh do hình thành màu sắc và mùi thơm lạ cũng như giảm dinh dưỡng

Năm 1953, Hodge lần đầu mô tả các bước liên quan đến quá trình hình thành các sản phẩm trong phản ứng Maillard Toàn bộ quá trình hình thành phản ứng Maillard

có thể được chia thành ba giai đoạn chính tùy thuộc vào sự hình thành màu sắc ở giai đoạn đầu, đường và axit am in ngưng tụ, và sau khi ngưng tụ, sự sắp xếp lại Amadori và tạo thành l-amino-ldeoxy-2 ketose Trong giai đoạn thứ hai, sự mất nước và phân mảnh xảy ra trong các phân tử đưòng Các axit amin cũng bị phân huỷ trong giai đoạn này Các sản phẩm phân hạch hydroxymethylfurfural (HMF) nhu pyruvaldehyde và diacetyl được hình thành Giai đoạn này có thể có màu vàng nhẹ hoặc không màu Trong giai đoạn cuối cùng, sự ngưng tụ aldol xảy ra và cuối cùng hình thành các họp chất nitơ dị vòng, melanoidin, có màu đậm [59].

Giai đoạn đầu: sản phẩm khỗng màu và khổng hấp thụ tia cực tím

-OH H — —OH h Ù o h — OH-*-H ——OH

HO H H H OH

Hình 1.2 Sự hình thành họp chất Amadori

Giai đoạn trung gian: sản phẩm không màu hoặc màu vàng, hấp thụ mạnh trong tia cực tím

- Phản ứng khử nuớc của đuòng

- Phản ứng phân hủy đường và các họp chất am in

Amadori Product

H CHo-NZ

H HC

1,2-Eneaminol 2,3-Enol 3-Deoxyhexosulose

Hình 1.3 Quá trình khử nước và khử amin để tạo ra dicarbonỵl

Giai đoạn cuối: sản phẩm màu sẫm, có mùi thom

aldehit axetic afdehft axetic

/0 HqC -CH—CH?—

A h

aldol

Hình 1.4 Phản ứng trùng họp tạo aldol

- Phản ứng ngưng tụ aldol tạo thành các polỵme màu nâu không chứa nitơ

- Phản ứng trùng họp hóa aldehitamin tạo thành các họp chất nitơ dị vòng

Cường độ hóa nâu của thực phẩm cũng phụ thuộc vào bản chất của amino axit có trong thực phẩm Do đó, người ta đã thiết lập được sự phân loại các amino axit theo mức độ hóa nâu mà chúng tạo ra:

- Các amino axit tạo ra màu nâu ở mức cao: lysine, glycine, tryptophan và tyrosine

- Các amino axit tạo ra màu nâu ở mức độ trung bình: proline, leucine, isoleucine, alanin, hydroxyproline, phenylalanin, methionine, valine, axit glutamic và asparagin

- Các amino axit tạo ra một mức độ hóa nâu thấp: histidine, threonine, axit aspartic, arginine, axit glutamic và cysteine

Phản ứng Maillard có tác động lớn không chỉ đến các đặc tính cảm quan của thực phẩm mà còn đến thành phần cuối cùng của chúng, do làm giảm các chất dinh dưỡng có liên quan (chẳng hạn như các axit amin thiết yếu), ức chế các enzyme cần thiết khác nhau cho quá trình tiêu hóa thức ăn, và phát triển các hợp chất mới có cả đặc tính có lợi (hoạt động chống oxy hóa) và có hại (acrylamide, amin dị vòng, ) [60].

Các biến đẳì nhờ quá trình lão hóa

Một ví dụ điển hình cho sản phẩm được tạo ra nhờ quá trình ủ lão hóa của loài

Allium là tỏi đen Tỏi đen chỉ đơn giản là tỏi tươi (Allium sativum L.) đã được xử lý

ủ lão hóa trong môi trường với nhiệt độ (khoảng 70-80°C) và độ ẩm (khoảng 400-

500 g/kg) được kiểm soát [61, 62] Quá trình này sẽ làm cho tép tỏi có màu sẫm, tạo cho chúng có vị ngọt và thay đổi độ đặc thành dai Tỏi đen không còn mùi vị khó chịu như tỏi tươi do hàm lượng allicin giảm và chuyển đổi thành các hợp chất chống oxi hóa S-allyl cysteine (SAC), các alkaloid (các dẫn suất Tetrahydro-/T carboline) có hoạt tính sinh học và các hợp chat flavonoid trong quá trình lão hóa [63, 64] Điều này cũng làm cho tỏi đen có nhiều SAC hơn tỏi tươi Trong nghiên cứu của Emiko Sato và cộng sự [65] đã báo cáo rằng chiết xuất tỏi đen có hoạt tính chống lại superoxide và hydrogen peroxide và hàm lượng polyphenol trong chiết xuất tỏi đen đã tăng lên so với tỏi đối chứng Những thay đổi về đặc tính hóa lý là nguyên nhân chính làm tăng hoạt tính sinh học của tỏi đen so với tỏi tươi Một số nghiên cứu đã báo cáo dịch chiết của tỏi đen thể hiện một số chức năng như chống oxy hóa, chống dị ứng, chống tiểu đường, chống viêm và có tác dụng chống ung thư [66, 67, 68, 69, 70] Trong quá trình nhiệt, một số hợp chất hóa học từ tỏi tươi được chuyển hóa thành hợp chất Amadori / Heyns, là những hợp chất trung gian chủ chốt của phản ứng Maillard [71] Bên cạnh đó, tỏi đen còn chứa một thành phần có hoạt tính chống oxy hóa quan trọng là 5- hydroxymethyl furfural (5-HMF), cũng là một sản phẩm được tạo ra bởi phản ứng Maillard [61]

Hình 1.5 Sơ đồ chuyển hóaalliin thành allicin.

Hàm lượng các họp chất hóa học có trong tỏi đen phụ thuộc vào điều kiện trong quá trình xử lý nhiệt Một số nhà nghiên cứu báo cáo rằng trong tỏi đen có nhiều thành phần có giá trị đặc biệt như polyphenol, flavonoid và một số chất trung gian của phản ứng Maillard được biết đến như là chất chống oxy hóa [58, 72] Hoạt tính sinh học của tỏi đen cao hon đáng kể so vói tỏi tươi, chẳng hạn như đặc tính chống oxy hóa [65]

Hình 1.6 Hình thành các hợp chất chứa lưu huỳnh trong quá trình trao đồi chất của

tỏi đã qua chế biến

Hàm lượng các axit amin phân nhánh (leucine và isoleucine) trong tỏi đen cao hơn

so với trong tỏi sống Hàm lượng axit amin có tính axit của tyrosine và axit aspartic, hàm lượng axit amin cơ bản của axit glutamic, arginine và lysine giảm khi quá trình lão hóa tiếp tục Tương tự như vậy, hàm lượng của các axit amin phân cực như threonine và serine, và các axit amin không phân cực như glycine và alanin giảm so với tỏi sống Do đó, việc giảm các axit amin này, đặc biệt là cysteine và tyrosine, trong quá trình lão hóa có thể liên quan đến phản úng Maillard, xảy ra giữa các amin thường là axit amin và các hợp chất carbonyl thường là đường khử Nhóm tác giả đã nhận thấy rằng hàm lượng cysteine chứa lưu huỳnh giảm đáng kể trong quá trình lão hóa, điều này minh chứng cho việc mùi vị của tỏi đen cũng giảm theo Bên cạnh đó, hàm lượng axit amin thơm như phenylalanine lại tăng lên so với tỏi tươi

[58] Ngoài ra, theo nghiên cứu của Rojas và cộng sự [73] về hành đen được xử lý bằng nhiệt, các chất như quercetin tự do được tìm thấy vói số lượng cao hơn đáng

kể trong hành tây đen so với hành tươi

Tổng quan về hành tím đen

Trên thế giới, việc nghiên cứu về nguyên liệu hành tím đen còn hạn chế, chưa được nghiên cứu nhiều vì là sản phẩm mới, chỉ có một nghiên cứu “Thành phần hóa học và tác dụng chống oxi hóa, kháng viêm và kháng ung của chiết xuất etanol hành tím đen” được thực hiện bởi Trần Gia Bửu và cộng sự [74] Hành tím đen là sản phẩm mới của cây hành tím

(Allium ascaỉonicum), một trong những loại gia vị và bài thuốc nổi tiếng được sử dụng trong ẩm thực Việt Nam và trong y học dân gian, qua quá trình ủ già trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát Tuy nhiên, các hoạt tính sinh học của chiết xuất ethanol

từ hành tím đen vẫn chưa được nghiên cứu Mục đích của nghiên cứu này là xác định thành phần hóa học và tác dụng chống oxy hóa, chống ung thư, chống viêm của chiết xuất hành tím đen Các thành phần hóa học của chiết xuất hành tím đen được xác định thông qua phân tích ESIMS / MS và hoạt tính chống oxy hóa của chiết xuất được đánh giá bằng xét nghiệm thu dọn gốc l,l-diphenyl-2picrylhydrazil (DPPH) Hoạt tính chống ung thư của hành tím đen chống lại ung thư biểu mô cổ tử cung ở người (Hela) và các dòng tế bào ung thư biểu mô tế bào gan (HepG2) ở người đã được kiểm tra thông qua xét nghiệm MTT Tác dụng chống viêm của chiết xuất được đo thông qua định lượng sản xuất oxit nitrit bằng phản ứng Griess Đã xác định được sự hiện diện của 7 hợp chất hoạt tính sinh học trong chiết xuất hành tím đen, bao gồm quercetin 3,4’-diglucoside, isorhamnetin 3,4’diglucoside, quercetin 3-glucoside, quercetin 4’-glucoside, isorhamnetin 4’-glucoside, quercetin aglycone, isrohamnetin Hon nữa, chiết xuất hành tím đen thể hiện hoạt tính chống oxy hóa mạnh hơn chiết xuất hành tím tươi (25,67 ± 0,65% so với 18,21 ± 0,35%, tương ứng) Tác dụng chống ung thư và chống viêm của hành tím đen cũng cao hơn hành tím tươi Các dữ liệu cho thấy hành tím đen là một trong những thực phẩm chức năng đầy hứa hẹn để điều trị các bệnh liên quan đến viêm và ung thư

Định hướng ứng dụng

Hành tím đen là sản phẩm được tạo từ hành tím tươi qua quá trình xử lý nhiệt thời gian dài trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát chặt chẽ Các nghiên cứu

đã chỉ ra rằng so với nguyên liệu ban đầu thì sản phẩm sau quá trình xử lý nhiệt có nhiều đặc tính sinh học vượt trội hơn như khả năng kháng oxi hóa, kháng viêm, kháng ung, chống dị ứng, chống tiểu đường [5 8, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 72, 73, 74] Dựa vào các dữ liệu đã được nghiên cứu cho thấy hành tím đen là sản phẩm đầy hứa hẹn để hỗ trợ điều trị ngăn ngừa ung thư, các bệnh liên quan đến viêm, điều chỉnh lượng đường trong máu, tăng cường sức đề kháng và hệ miễn dịch Đồng thời, hành tím đen với khả năng chống oxi hóa mạnh mẽ cũng là một nguồn thực phẩm hữu hiệu hỗ trợ điều trị các bệnh lý liên quan đến việc sản sinh các gốc tự do.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu

Vật liệu nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

Hành tím tươi được thu mua từ thị xã Vinh Châu, tỉnh Sóc Trăng Sau khi thu mua, tiến hành phân loại và chọn lựa các củ hành nguyên vẹn, tròn chắc, không sâu mọt, không hư hỏng vật lý Ngoài ra, các củ hành được lựa chọn có màu sắc và kích thước đồng đều (đường kính khoảng 20 - 30mm) Nguyên liệu sau khi lựa chọn được rửa sạch đất cát, cắt bỏ phần cuống và rễ, bóc vỏ khô bên ngoài Sau khi xử lý

sơ bộ, hành tím được bọc trong giấy bạc (có các lỗ nhỏ đường kính 1.5 - 2mm để thoát hơi nước) và đem ủ ở điều kiện có thể điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm (70°C, 70% RH) trong 18 ngày Sản phẩm của quy trình xử lý nhiệt có màu nâu đen, khô,

Hình 2.1 Quy trình tạo sản phẩm hành tím đen

Hành tím đen được ngâm với dung dịch ethanol thực phẩm tỉ lệ 1:5 (nguyên liệu:dung môi) trong 1 tuần và lặp lại 2 lần để thu được hàm lượng tối đa Tiếp theo, dịch chiết hành tím đen được lọc và cô đặc bằng máy cô quay chân không ở 60°C

thu được cao chiết Sau đó, cao chiết tiếp tục được loại bỏ nước bằng phương pháp sấy thăng hoa, mẫu cao hành tím đen sau cùng được bảo quản ở 4°c cho đến khi sử dụng tiếp.

Phuong pháp khảo sát điều kiện tạo hành tím đen

Sơ đo quy trình sản xuất hành tím đen từ hành tím tươi

+ Thời gian: 21 ngày

Chế độ ủ CĐ80:

+ Nhiệt độ: 80 °C+ Độ ẩm: 70%

+ Thời gian: 21 ngày

Lấy mẫu và kiểm tra ở thời điểm ngày thứ: 0; 3; 6; 9; 12; 15; 18; 21

Hình 2.2 Quy trình nghiên cứu sịn xuât hành đen từ hành tím tươi

Thuyết minh quy trình

Nguyên liệu hành tím tươi: thu nhận từ thị xã Vĩnh Châu, tỉnh Sóc Trăng Yêu cầu

củ hành còn nguyên vẹn, không dập nát, sâu mọt, kích thước đạt đồng đều

HÀNH TÍM TƯƠI

Xử lý sơ bộ: hành tím được xử lý làm sạch đất cát bên ngoài, cắt bỏ phần rễ, cuống

và bóc vỏ khô bên ngoài

Khảo sát các chế độ lên men bằng nhiệt: sau khi tiến hành xử lý làm sạch, hành tím được bọc trong giấy bạc và thực hiện quá trình lên men bằng nhiệt với thiết bị buồng ủ lão hóa Hành tím đen được tạo thành khi được ủ hành tím tươi ở 03 chế độ được ký hiệu CĐ60, CĐ70 và CĐ80 tương ứng với nhiệt độ lần lượt là: 60°C; 70°C; 80°C vói độ ẩm 70%, thời gian ủ 21 ngày Thực hiện lấy mẫu kiểm tra với tần suất

01 mẫu/03 ngày tại một giờ nhất định (lúc 10 giờ sáng) và khảo sát các thông số hóa lý:

- Khảo sát sự thay đỗi pH, độ màu, độ ẩm, acid tổng, đường khử

- Khảo sát tổng hàm lượng phenolic và flavonoid

- Khảo sát khả năng bắt gốc tự do DPPH

Do đặc điềm của củ hành có hàm lượng ẩm cao, vì vậy khi gói giấy bạc đem ủ cần tạo một số lỗ nhỏ ở bốn góc giấy bạc nhằm tạo môi trường thông thoáng đễ hơi ầm

có thề thoát ra bên ngoài, tránh động nước ỡ trong quá trình ủ

Hành đen: sản phẩm thu được sau quá trình lên men bằng nhiệt ở quy trình được lựa chọn thông qua việc đánh giá các chỉ tiêu hóa lý như pH, độ ẩm, độ màu, acid tổng, đường khử và các hoạt chất có hoạt tính chống oxi hóa như phenolic, flavonoid

w2(%)= 100-W1 (2-2)

Trong đó: m0 là khối lượng hộp cân (g); m là khối lượng hành trước khi sấy (100g);

mi là khối lượng hộp cân và hành sau khi sấy (g)

Cách tiến hành:

Sấy và xác định khối lượng của hộp cân (mo) Cat 100g mẫu thử thành nhiều miếng nhỏ trộn đều và cho vào hộp đựng mẫu sấy hộp cân ở nhiệt độ 70°C trong 1 giờ dưới áp suất thấp Đậy nắp trước khi lấy hộp cân ra khỏi tủ, làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và cân với độ chính xác Img, được mi(g) Xác định được hàm lượng độ ẩm W1(%), sau đó hàm lượng chất khô w2 (%)

Xác định pH

Xác định pH theo TCVN 7806:2007 (ISO 1842:1991) - Sản phẩm rau, quả - Xác định độ

pH Sử dụng máy đo pH hiệu Hana HI8424 - Mỹ với điện cực thủy tinh, máy có khả năng

bù nhiệt

Nguyên tắc: xác định sự chênh lệch điện giữa hai điện cực được nhúng vào dung dịch thử

pH là phép đo hoạt động của ion H+, xác định bằng cách đo sự khác nhau về điện thế giữa điện cực thủy tinh và điện cực tham chiếu Máy đo pH được chuẩn hóa bằng cách sử dụng

bộ đệm pH tiêu chuẩn (pH = 4; 7 và 10) trước khi tiến hành đo

Cách tiến hành:

Trộn 50g mẫu thử với 50ml nước cất và nghiền ở máy xay Nhúng điện cực vào phần mẫu thử và tiến hành đo giá trị pH của mẫu thử với quy trình vận hành của máy Sau một thời gian, pH đạt được giá trị ổn định, thực hiện đọc giá trị pH trực tiếp từ màn hình đo của thiết bị

Xác định độ axit

Nguyên tắc: xác định độ acid theo TCVN 5483:2007 (ISO 750:1998) Sản phẩm rau, quả Xác định độ acid chuẩn độ được Chuẩn độ với dung dịch thể tích chuẩn natri hydroxit dùng phenolphtalein làm chất chỉ thị màu

Cách tiến hành:

Lấy 50ml dung dịch chiết và thêm từ 0,4 ml dung dịch phenolphtalein, chuẩn độ bằng dung dịch natri hydroxit O,1M cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 30 giây

Công thức tổng quát tính hàm lượng acid tổng là:

Tổng sai số màu AE được tính toán từ các tham số L*, a* và b* được tính toán liên quan đến mẫu đối chứng (hành tươi) theo Saricoban và cộng sự [75]:

ủE = ^tH^+W^F+W7^ (2-4)

Trong đó: L*o; a*o; b*0 giá trị độ màu của hành tím tươi (tại ngày 0); L*(t), a*(t), b*(t) giá trị độ màu của hành tím đen (tương úng tại các ngày 3; 6; 9; 12; 15; 18; 21)

Cách tiến hành:

Mau nghiên cứu được đặt trong một dụng cụ chuyên dụng hình trụ và được đậy kín bằng nắp (bộ dụng cụ chuyên dụng đi kèm với máy Minolta) đề đo chỉ số màu sắc, mỗi mẫu được đo ở 03 vị trí khác nhau xoay quanh trên bề mặt mẫu Ghi nhận giá trị

Xác định hàm lượng đường khử

Hàm lượng đường khử được xác định theo phưong pháp DNS [76]

Nguyên tắc: dựa trên cơ sở phản ứng tạo màu giữa đường khử với axit 3,5- dinitrosalicỵlic (DNS), từ màu vàng của axit DNS trong dung dịch kiềm sẽ bị khử thành 3-amino-5 nitrosalicylic có màu đỏ cam Cường độ màu của hỗn họp phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ đường khử

Pha dung dịch thuốc thử DNS: cân 1g DNS pha trong 20ml NaOH 2N, thêm vào 50ml nước cất và 30g muối Sodium potassium tartrate, đun cách thủy cho tan rồi định mức 100ml

Pha dung dịch chuẩn: dung dịch glucose mẫu (500 pg/ml) bằng cách cân 0,5g D- glucose pha trong nước cất thành 1 lít

Chuẩn bị mẫu thử:

Cân 5g mẫu, tiến hành trích ly bằng 50ml ethanol 90% bằng cách cho vào thiết bị đun cách thủy cho sôi khoảng 10 phút Thực hiện lọc và đưa về pH = 7 bằng NaOH, định mức lên 100ml

Cách tiến hành:

Hút 0,5ml dịch mẫu thử + 1,5ml DNS, đun sôi 5 phút Sau khi đun sôi, đề nguội, định mức 10ml bằng nước và mang đi đo độ hấp thu tại bước sóng cực đại 575nm Kết quả được tính theo mg/kg của nguyên liệu khô (mg/kg DW).

Công thức tính hàm lượng đường khử:

Trong đó: V1 là tổng thể tích hỗn họp thử (10ml); Cmẫu là nồng độ mẫu đo được từ đường chuẩn (mg/1); Vchiết là thể tích dung dịch chiết hành thu được (100ml); vmâu là thể tích dung dịch mẫu hành thử nghiêm (0,5ml); mmíu là lưọng cân mẫu tính theo hàm lưọng chất khô (g); 1000: hệ số chuyển đổi sang đon vị g/kg

Xác định hàm lượng phenolic

Nguyên tắc: dùng thuốc thử Folin-Ciocalteu, thuốc thử này chúa chất oxi hóa là axit phospho-vonframic, trong quá trình khử, các nhóm hydroxyl phenol dễ bị oxi hóa, chất oxi hóa này sinh ra màu xanh có độ hấp thụ cực đại ở bước sóng 765nm Phản ứng do sự hình thành màu xanh của vonfarm và molỵpden Các thuốc thử Folin- Ciocalteu phản ung với nhiều họp chất polyphenol và mặc dù có thể có đáp ứng khác nhau với các họp chất đon lẻ, thì việc lựa chọn axit gallic làm chất chuẩn hiệu chuẩn cũng giúp ích cho việc thu được dữ liệu phenolic tổng số

Tổng hàm lưọng phenolic được xác định theo Li Fu và cộng sự [77] với một số thay đổi Tiến hành pha loãng dung dịch vói nồng độ phù họp (dịch thu được ở phần chiết mẫu) Lấy Iml mẫu đã pha loãng thêm vào 5ml thuốc thử Folin- Ciocalteu pha loãng 1:10 Sau phút, 4ml dung dịch natri cacbonat 7,5% (khoảng 75gZL) được thêm vào ủ 1 giờ ở nhiệt

độ phòng và đo độ hấp thụ của hỗn họp ở bước sóng 7ố5nm Axit gallic được sử dụng như một chất chuẩn đối chiếu và kết quả được biểu thị bằng đưong lưọng miligam axit gallic (mg GAE/g cao chiết) Hàm lượng phenolic tổng được tính theo công thức:

Trong đó: p là hàm lưọng phenolic tổng (mg axit gallic /g cao chiết); a là giá trị X từ đường chuẩn với axit gallic (gg/ml); V là thể tích dung dịch cao chiết (ml); m là