Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu trích ly chlorophyll từ lá rau ngót (sauropus androgynus) bằng phương pháp vật lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN THỊ DẠ LÝ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU TRÍCH LY CHLOROPHYLL

TỪ LÁ RAU NGÓT (SAUROPUS ANDROGYNUS) BẰNG

PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ

Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Mã số:8540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2024

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS.TS Đống Thị Anh Đào

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS TS Kha Chấn Tuyền

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS TS Mai Huỳnh Cang

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 05 tháng 01 năm 2023

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 PGS TS Nguyễn Thị Lan Phi – Chủ tịch 2 PGS TS Trần Thị Thu Trà – Thư ký 3 PGS TS Kha Chấn Tuyền – Phản biện 1 4 PGS TS Mai Huỳnh Cang – Phản biện 2 5 GS TS Đống Thị Anh Đào – Ủy viên

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ DẠ LÝ HƯƠNG MSHV: 2070081

Ngày, tháng, năm sinh: 29/03/1997 Nơi sinh: Bình Dương

I NGHIÊN CỨU TRÍCH LY CHLOROPHYLL TỪ LÁ RAU NGÓT (SAUROPUS

ANDROGYNUS) BẰNG PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ (RESEARCH ON EXTRACTION

OF CHLOROPHYLL FROM SAUROPUS ANDROGYNUS LEAVES USING

PHYSICAL METHODS)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện tiền xử lý nguyên liệu như chần, lạnh đông và hỗ trợ vi sóng đến hiệu suất trích ly chlorophyll

- Khảo sát điều kiện trích ly chlorophyll có kết hợp với quá trình tiền xử lý nguyên liệu để thu nhận được hiệu suất trích ly cao nhất

- Xác định đặc tính của sản phẩm bột chlorophyll sấy phun

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/02/2023

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/12/2023

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS.TS Đống Thị Anh Đào

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

LỜI CẢM ƠN

Khoảng thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Bách Khoa TP HCM đã mang lại cho tôi nhiều kiến thức bổ ích Để có được điều đó, tôi xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy Cô tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM và đặc biệt quý Thầy Cô ở bộ môn Công nghệ Thực phẩm – khoa Kỹ thuật Hóa học

Để hoàn thành được luận văn nghiên cứu này tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, quý Thầy Cô tại Khu Thí nghiệm thực hành; Viện Phát triển Ứng dụng – Trường Đại học Thủ Dầu Một, đã tạo điều kiện giúp đỡ, động viên tôi trong thời gian qua Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS Đống Thị Anh Đào, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này Cảm ơn Cô đã hết lòng quan tâm, tận tình chỉ bảo, động viên giúp đỡ để em hoàn thành được luận văn và chương trình học tập tại trường

Qua đây tôi cũng gửi lời trân trọng biết ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn quan tâm, động viên tôi về vật chất và tinh thần trong suốt thời gian qua, đó là động lực và niềm an ủi to lớn giúp tôi hoàn thành chương trình học tập

Cuối cùng tôi xin gửi lời chúc sức khỏe đến quý Thầy Cô bộ môn Công nghệ Thực phẩm – khoa Kỹ thuật Hóa học trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM; quý Thầy Cô khoa Công nghệ Thực phẩm trường Đại học Thủ Dầu Một nhiều sức khỏe, hạnh phúc, gặt hái được nhiều thành quả tốt đẹp trong giảng dạy và nghiên cứu

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2023

Học viên

Nguyễn Thị Dạ Lý Hương

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Tại Việt Nam Rau ngót (Sauropus androgynus) được trồng khá phổ biến, là loại cây

có hàm lượng chất có hoạt tính sinh học và hoạt tính chống oxy hóa cao như chlorophyll, polyphenol Rau ngót thường được dùng làm thực phẩm hoặc chất tạo màu cho các loại bánh truyền thống của Việt Nam Chất màu xanh lá cây được sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như thực phẩm, đồ uống, xà phòng và dược phẩm Chlorophyll có thể thay thế các chất màu xanh tổng hợp không tốt cho sức khỏe Trong nghiên cứu này, quy trình trích ly chlorophyll từ lá Rau ngót được khảo sát, kết hợp với khảo sát ảnh hưởng của các phương tiền xử lý vật lý đối với nguyên liệu tươi Hiệu quả trích ly chlorophyll bị ảnh hưởng bởi các điều kiện chần, đông lạnh, sự hỗ trợ của vi sóng và quá trình trích ly Nguyên liệu tươi sau khi xử lý sơ bộ được chần và lạnh đông trong vòng 24 giờ, sau đó được trích ly có hỗ trợ vi sóng ở mức công suất 55 W/g trong thời gian 3 phút, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1:5 và nồng độ ethanol 40% Kết quả thu được: khi trích ly không có hỗ trợ vi sóng với thời gian chần 180 giây, thời gian chiết 20 phút hiệu quả trích ly chlorophyll (CRY) là 25,784%; khi trích ly có hỗ trợ vi sóng với thời gian chần 150 giây, thời gian chiết 7 phút hiệu quả trích ly chlorophyll (CRY) là 32,035% hàm lượng tổng chlorophyll trong nguyên liệu Dịch chiết chlorophyll sau đó được sấy phun để tạo thành bột hòa tan Chlorophyll được trích ly bằng phương pháp tiền xử lý có hỗ trợ vi sóng có CRY cao, có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất thực phẩm, nhưng màu xanh của sản phẩm bột chlorophyll sau sấy phun không được ưa thích cao so với màu sắc của mẫu không có hỗ trợ vi sóng

ABSTRACT

Sauropus androgynus is grown commonly in Vietnam, which has a high content of

bioactive substances including chlorophyll, polyphenols, and antioxidant activity

Sauropus androgynus is used as food or a colorant for traditional Vietnamese cakes

Green pigments are employed in various industrial sectors, such as food, drinks, soap, and drug Chlorophyll can replace synthetic green pigments that might be unhealthy In this study, the chlorophyll extraction process was investigated using physical

pretreatment methods from Sauropus androgynus leaves The chlorophyll extraction

efficiency is affected by blanching, freezing, microwave assistance and extracting conditions Fresh ingredients after preliminary treatment were blanched and frozen for 24 hours, then extracted with microwave assistance at 55 W/g power for 3 minutes, material/solvent ratio was 1 :5 and 40% ethanol concentration Results obtained: when extracting without microwave support with a blanching time of 180 seconds and extraction time of 20 minutes, chlorophyll recovery yield (CRY) was 25,784%; in the microwave-assisted extraction with 150 seconds blanching time, 7 minutes extraction time, the chlorophyll recovery yield (CRY) was 32,035% compared to the total chlorophyll content in the raw materials The chlorophyll extract is then spray-dried to form a water-dispersible powder Chlorophyll extracted with microwave-assisted pretreatment having high CRY that has potential applications in food production, but green color is not much more favorable than the non-microwave assisted sample

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này được hướng dẫn bởi GS TS Đống Thị Anh Đào, bộ môn Công nghệ Thực phẩm – Khoa Kỹ thuật Hóa học Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TP HCM Đề tài do chính tôi thực hiện nghiên cứu tại Viện Phát triển Ứng dụng – Trường Đại học Thủ Dầu Một Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực chưa được công bố trong bất kỳ công trình khác Mọi trích dẫn trong luận văn được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên

Nguyễn Thị Dạ Lý Hương

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN ii

ABSTRACT iii

LỜI CAM ĐOAN iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu: 2

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu: 2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về cây Rau ngót 3

2.1.1 Phân loại khoa học 3

2.1.2 Sự phân bố của Rau ngót 4

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

3.1 Nguyên liệu: 14

3.2 Hóa chất và thiết bị 14

3.2.1 Hóa chất 14

3.2.2 Thiết bị 14

3.3 Phương pháp nghiên cứu 15

3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 15

3.3.2 Quy trình công nghệ tạo sản phẩm bột chlorophyll từ dịch chiết rau Rau ngót 16

3.4 Phương pháp sấy phun tạo dạng bột rau ngót 17

3.5 Phương pháp xác định các thành phần trong mẫu 17

3.6 Xác định hàm lượng chlorophyll tổng số (TCC) trong S androgynus bằng phương pháp quang phổ 18

3.7 Xác định độ ẩm 19

3.8 Phương pháp xác định độ hòa tan (WSI) 19

3.9 Phương pháp phân tích cảm quan màu sắc 19

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25

4.1 Thành phần dinh dưỡng 25

4.2 Ảnh hưởng của thời gian chần và nhiệt độ chần đến hiệu quả trích ly chlorophyll 25

4.3 Ảnh hưởng của thời gian lạnh đông đến hiệu quả trích ly chlorophyll 28

4.4 Ảnh hưởng của thời gian trích ly và nhiệt độ trích ly đến hiệu quả trích ly chlorophyll 30

4.5 Ảnh hưởng của thời gian xử lý vi sóng đến hiệu quả trích ly chlorophyll 33

4.6 Ảnh hưởng của công suất vi sóng đến hiệu quả trích ly chlorophyll 34

4.7 Sấy phun bột chlorophyll 37

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIỀN NGHỊ 40

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 55

Bảng 4.1 Thành phần dinh dưỡng của lá Rau ngót tươi (Sauropus androgynus) 25

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của thời gian chần đến hàm lượng chlorophyll được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý vi sóng 27

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến hàm lượng chlorophyll được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý vi sóng 28

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của thời gian lạnh đông đến hàm lượng chlorophyll được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý hỗ trợ vi sóng 29

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất thu nhận chlorophyll ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý hỗ trợ vi sóng 30

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng chlorophyll được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý hỗ trợ vi sóng 32

Bảng 4.7 Hàm lượng chlorophyll ở các thời gian khác nhau với sự hỗ trợ của vi sóng 33

Bảng 4.8 Hàm lượng chlorophyll ở các mức công suất vi sóng khác nhau 34

Bảng 4.9 Độ hòa tan và đặc tính cảm quan của bột chlorophyll sấy phun 38

Bảng 4.10.Thành phần dinh dưỡng của bột chlorophyll 39

Bảng 4.11.Thành phần kim loại nặng và các chỉ tiêu vi sinh của bột chlorophyll 39

Phụ lục 1 Đánh giá cảm quan màu sắc của các mẫu được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý vi sóng dưới ảnh hưởng của thời gian chần 55Phụ lục 2 Đánh giá cảm quan màu sắc của các mẫu được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý vi sóng dưới ảnh hưởng của nhiệt độ chần 56Phụ lục 3 Đánh giá cảm quan màu sắc của các mẫu được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý vi sóng dưới ảnh hưởng của thời gian lạnh đông 56Phụ lục 4 Đánh giá cảm quan màu sắc của các mẫu được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý vi sóng dưới ảnh hưởng của thời gian trích ly 57Phụ lục 5 Đánh giá cảm quan màu sắc của các mẫu được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý vi sóng dưới ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly 57Phụ lục 6 Ảnh hưởng của thời gian vi sóng đến màu sắc của chlorophyll 58Phụ lục 7 Ảnh hưởng của công suất vi sóng đến màu sắc của chlorophyll 58Phụ lục 8 Đánh giá cảm quan màu sắc của các mẫu bột chlorophyll sấy phun thành phẩm 58Phụ lục 9 Ảnh hưởng của thời gian chần đến hàm lượng chlorophyll được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý vi sóng 59Phụ lục 10 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến hàm lượng chlorophyll được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý vi sóng 60Phụ lục 11 Ảnh hưởng của thời gian lạnh đông đến hàm lượng chlorophyll được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý hỗ trợ vi sóng 60Phụ lục 12 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất thu nhận chlorophyll ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý hỗ trợ vi sóng 61Phụ lục 13 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng chlorophyll được trích ly ở điều kiện có và không có tiền xử lý hỗ trợ vi sóng 62Phụ lục 14 Hàm lượng chlorophyll ở các thời gian khác nhau với sự hỗ trợ của vi sóng 62Phụ lục 15 Hàm lượng chlorophyll ở các mức công suất vi sóng khác nhau 63Phụ lục 16 Độ hòa tan của bột chlorophyll sấy phun 63

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Cây rau ngót 3

Hình 2.2 Porphin (trái) và Phorbin (phải) 5

Hình 2.3 Cấu trúc của các chlorophyll khác nhau 6

Hình 2.4 Phản ứng của chlorophyll với axit 8

Hình 2.5 Phản ứng của chlorophyll với base 8

Hình 2.6 Một số sản phẩm ứng dụng của chlorophyll trong dược phẩm 9

Hình 2.7 Một số sản phẩm thực phẩm có bổ sung chất tạo màu chlorophyll 10

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình trích ly dịch chiết Rau ngót 16

Hình 3.2 Phiếu đánh giá cảm quan 20

Hình 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến màu xanh của chlorophyll chiết xuất từ lá S androgynus của các mẫu không hỗ trợ lò vi sóng (a) và có hỗ trợ vi sóng (b) 28

Hình 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng chlorophyll của các mẫu không hỗ trợ vi sóng (a) và có hỗ trợ vi sóng (b) từ lá S androgynus 33

Hình 4.3 Ảnh hưởng của thời gian vi sóng (phút) đến màu xanh của chlorophyll chiết xuất từ lá Rau ngót 34

Hình 4.4 Ảnh hưởng của mức công suất vi sóng (W) đến màu xanh của chlorophyll chiết xuất từ lá Rau ngót 35

Hình 4.5 Hình ảnh SEM của thành tế bào lá Rau ngót bị phá vỡ bằng phương pháp xay nghiền kết hợp với các phương pháp tiền xử lý: (a)2000 lá tươi (không tiền xử); (b)2000 lạnh đông; (c)2000, (c’)5000 chần và lạnh đông; (d)2000, (d’)5000 chần, lạnh đông và xử lý vi sóng 36

Hình 4.6 Bột sấy phun thành phẩm của các mẫu dịch chiết chlorophyll từ các phương pháp tiền xử lý khác nhau như: (a) lá tươi, (b) lạnh đông, (c) chần và lạnh đông và (d) chần, lạnh đông kết hợp xử lý vi sóng 37

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay, chất phụ gia tạo màu cho các sản phẩm thực phẩm rất cần thiết, thường được nhà sản xuất chủ động bổ sung vào để duy trì tính đồng nhất về màu sắc của sản phẩm Đa số các chất phụ gia tạo màu ở dạng các chất tổng hợp hóa học, có thể ổn định màu với các quá trình gia nhiệt của thực phẩm Thị trường sản xuất và kinh doanh phụ gia tạo màu thực phẩm tăng trưởng nhanh chóng Gần đây người tiêu dùng ưa chuộng phụ gia thực phẩm tự nhiên hơn chất màu tổng hợp hoặc bán tổng hợp, do những mối lo ngại về các nguy cơ bệnh mãn tính tiềm ẩn trong các chất phụ gia nhân tạo

Các chất tự nhiên phải đáp ứng ba tiêu chí sau: (i) tồn tại trong tự nhiên, (ii) nguyên liệu thô phải tự nhiên và (iii) quy trình chiết xuất phải phi hóa học Bên cạnh các chất tạo màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên được kiểm duyệt và quản lý nghiêm ngặt, chẳng hạn như anthocyanins, betalain, màu caramel, axit carminic, carotenoid, curcumins và riboflavin thì chlorophyll và các dẫn xuất của chlorophyll cũng là các phân tử tạo màu có triển vọng và phổ biến trên thị trường [1]

Một số phương pháp đã được sử dụng để trích ly chlorophyll từ thực vật, chẳng hạn như trích ly dung môi hữu cơ như methanol [2], acetone [3], hoặc ethanol [4], trích ly bằng phương pháp cơ học không sử dụng dung môi [5] Điểm chung của các phương pháp trích ly bằng dung môi hữu cơ là nồng độ dung môi cao có nguy cơ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường Bên cạnh đó, phương pháp cơ học thông thường không sử dụng dung môi tuy giải quyết được vấn đề môi trường, nhưng hiệu quả trích ly chlorophyll lại khá thấp

Từ những vấn đề nêu trên trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp tiền xử lý chần, đông lạnh kết hợp xử lý vi sóng Nồng độ dung môi ethanol sử dụng trong quá trình trích ly thấp ở 40% (v/v) với mục đích thu được hàm lượng chlorophyll trích ly cao, mà vẫn giữ lại được các chất dinh dưỡng có lợi như protein, glucid, vitamin, khoáng chất,… Và mong muốn tạo ra một quy trình trích ly đơn giản, chi phí đầu tư thấp, an toàn thực phẩm và thân thiện với môi trường

1.2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu tìm ra một phương pháp chế tạo phụ gia thực phẩm có nguồn gốc thực vật với những nguyên vật liệu dễ tìm, chi phí thấp, thân thiện với môi trường và có những ứng dụng thiết thực trong ngành thực phẩm

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác lập quy trình trích ly chlorophyll từ lá rau ngót tươi bằng hệ dung môi ethanol – nước kết hợp các phương pháp tiền xử lý vật lý để đạt hiệu suất thu nhận chlorophyll cao và màu sắc được ưa thích phù hợp cho sử dụng vào thực phẩm, dược phẩm

- Khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp tiền xử lý (chần, lạnh đông, vi sóng) và điều kiện trích ly đến hiệu quả trích ly chlorophyll

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu:

- Lá của cây rau ngót (Sauropus androgynus (L.) Merr.)

- Các phương pháp tiền xử lý vật lý, - Hiệu suất trích ly chlorophyll

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu:

Đề tài tiến hành nghiên cứu trích ly chất màu chlorophyll kết hợp các phương pháp tiền xử lý nhiệt và định hướng ứng dụng trong lĩnh vực phụ gia thực phẩm Các khảo sát được thực hiện trong phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP Hồ Chí Minh và phòng thí nghiệm trường Đại học Thủ Dầu Một từ tháng 06/2022 đến tháng 12/2023

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về cây Rau ngót

2.1.1 Phân loại khoa học

Hình 2.1 Cây rau ngót

Giới: Plantae

Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Bộ: Malpighiales Họ: Phyllanthaceae Chi: Sauropus

Loài: androgynus

Danh pháp hai phần: Sauropus androgynus [6]

Cây Rau ngót còn có tên là bồ ngót, bù ngót, hắc diện thần (Trung Quốc) Tên khoa

học Sauropus androgynus (L.) Merr Thuộc họ Thầu dầu Euphorbiaceae

Cây nhỏ, nhẵn, có thể cao tới 1,50 – 2 m Có nhiều cành mọc thẳng Vỏ thân cây màu xanh lục, sau màu nâu nhạt Lá mọc so le, dài 4 – 6 cm, rộng 15 – 30 mm cuống rất ngắn 1 – 2 mm có 2 lá kèm nhỏ, phiến lá nguyên hình trứng dài hoặc bầu dục, mép nguyên Hoa đực mọc ở kẽ lá thành xim đơn ở phía dưới, hoa cái ở trên Quả nang hình cầu, hạt có vân nhỏ [7] Đây là loại cây được trồng phổ biến khắp nơi tại Việt Nam

Trong nghiên cứu này nguyên liệu sử dụng được thu hoạch tại vườn trồng ở tỉnh Bình Dương

2.1.2 Sự phân bố của Rau ngót

Rau ngót (Sauropus androgynus) là một loại cây bụi mọc thẳng đứng có nguồn gốc

từ Đông Nam Á [8], có thể được tìm thấy trên khắp các vùng cao nguyên của Đông Nam Á, bao gồm Malaysia, Indonesia, tây nam Trung Quốc và Việt Nam [9] Ngoài hàm

lượng vitamin, khoáng chất, chất xơ, lipid và carbohydrate cao, S androgynus còn có

hàm lượng cao các hoạt chất sinh học như phenolic, tannin, flavonoid, anthocyanin,

phytosterol và các chất khác S androgynus là một trong những loại rau xanh có tiềm năng ứng dụng trong thực phẩm chức năng [10] Tại Việt Nam, S androgynus được sử

dụng như một loại thực phẩm bổ dưỡng hoặc một chất tạo màu phổ biến trong một số

loại bánh truyền thống của Việt Nam do màu xanh bắt mắt S androgynus dễ trồng, ít

đòi hỏi về kỹ thuật chăm sóc, phân bón và có thể thu hoạch với năng suất lớn khoảng 22,86 tấn/ha/ngày

2.2 Tổng quan về Chlorophyll 2.2.1 Giới thiệu về Chlorophyll

Chlorophyll (chlorophyll) là hợp chất chính tạo ra màu xanh lục của cây được tìm thấy trong hầu hết các loại cây xanh, tảo, dương xỉ, rêu và một số loại vi khuẩn; là sắc tố quang hợp được mô tả đầu tiên bởi Pelletier và Caventou vào năm 1817 Họ đặt tên cho nó theo tiếng Hy Lạp, chlor ´os – màu xanh lá cây và phyllon – lá Chlorophyll hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời trong quá trình quang hợp để tạo ra các hợp chất hữu cơ như đường glucose và oxy từ CO2 và nước [11]

Cấu trúc hóa học của chlorophyll bắt đầu với cấu trúc vòng cơ bản của porphin là sự sắp xếp đối xứng của 4 nhóm pyrrole Để dễ nhận biết, các vòng được dán nhãn từ A đến E với vòng đồng vị (E) được gắn vào vòng pyrole C Việc thêm một vòng ở ngoài hình thành cấu trúc phorbin cùng với sự kết hợp của ion Mg2+ ở trung tâm và đuôi phytol (C20H39) tạo thành cấu trúc chính của chlorophyll [12], [13]

Hình 2.2 Porphin (trái) và Phorbin (phải)

2.2.2 Phân loại

Chlorophyll có các loại là a, b, c, d và f; trong đó, chlorophyll a và b có nhiều trong thực vật, trong khi chlorophyll c và d phổ biến hơn ở tảo quang hợp và tảo cát Tỷ lệ chlorophyll a: chlorophyll b thường được báo cáo là 3:1 [14]

Chlorophyll a: loại chlorophyll này được tìm thấy trong hầu hết các sinh vật quang hợp, như thực vật, tảo, vi khuẩn lam và các loài thủy sinh Trước đây nó được gọi là chlorophyll α Chlorophyll a hấp thụ chủ yếu ánh sáng đỏ từ quang phổ mặt trời; đỉnh hấp thụ thu được ở 420 nm và 660 nm trong dung môi hữu cơ và ở 453 nm và 670 – 480

nm trong tế bào quang hợp (in vivo)

Chlorophyll b: trước đây, chất này được gọi là chlorophyll β Chlorophyll b đã được xác nhận là có trong tảo lục và cả thực vật bậc cao Nó hỗ trợ chlorophyll a trong quá trình quang hợp Sắc tố này có màu vàng ở trạng thái tự nhiên nhưng hấp thụ ánh sáng xanh từ toàn bộ quang phổ mặt trời Đối với chlorophyll b, đỉnh hấp thụ đặc trưng được

quan sát thấy ở 453 nm và 625 nm (in vitro) và ở 480 nm và 650 nm (in vivo) [15]

Chlorophyll c: là một sắc tố màu vàng nâu đi kèm với chlorophyll a trong quá trình quang hợp với tư cách là một sắc tố phụ Nó có ba phân lớp, được đặt tên là chlorophyll

c1, c2 và c3, được tìm thấy ở nhiều loại tảo khác nhau Sắc tố này được tìm thấy rộng rãi trong các sinh vật biển khác nhau như tảo cát, tảo nâu và các loại tảo biển khác Đỉnh hấp thụ của chlorophyll c cho phổ quang hợp thu được ở 445 nm và 625 nm trong dung

môi hữu cơ và 645 nm trong điều kiện in vivo [15]

Chlorophyll d: là chlorophyll phụ được xác định trong tảo đỏ (Rhodophyta) Nó hấp thu phần cực đỏ của quang phổ ánh sáng mặt trời Phổ hấp thụ thu được đối với

chlorophyll d ở điều kiện in vitro 450 nm và 690 nm và lên đến 740 nm trên dải màu đỏ

in vivo Nó có thể được điều chế trong phòng thí nghiệm với sự trợ giúp của

permanganate bằng cách oxy hóa chlorophyll a [15]

Chlorophyll f: là chlorophyll phụ cuối cùng được phát hiện Nó đã được tiết lộ trong vi khuẩn lam từ stromatolit sâu ở khu vực phía tây của Úc bởi Min Chen và các cộng sự Trong số tất cả các loại chlorophyll đã biết, đó là chlorophyll f có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời thấp nhất từ đầu cực của quang phổ hồng ngoại để quang hợp Sự hấp thụ

và huỳnh quang (in vitro) của chlorophyll f thu được lần lượt ở bước sóng 706 nm và

722 nm [16] [15]

Hình 2.3 Cấu trúc của các chlorophyll khác nhau

2.2.3 Tính chất của Chlorophyll

2.2.3.1 Tính chất vật lý

Các chlorophyll phytyl hóa (a, b, d và f) kỵ nước và có thể được chiết xuất từ nguyên

liệu thực vật bằng các dung môi hữu cơ, chẳng hạn như acetone, ethanol, benzen và các

dung môi khác, tạo ra dung dịch có màu xanh lục Trong khi đó, chlorophyll c thiếu

chuỗi phytol có thể hòa tan trong nước và dung môi phân cực [17]

2.2.3.2 Tính chất quang hóa

Các đặc tính quang hóa cho phép chlorophyll thực hiện chức năng của chúng trong quá trình quang hợp cũng gây ra các vấn đề tiềm ẩn đối với thực vật Sự tiêu tán năng lượng ánh sáng dư thừa không được chlorophyll hấp thụ có thể xảy ra theo một số cơ chế như huỳnh quang và phản ứng với các hợp chất khác Một trong những khả năng gây hại nhất cho cây trồng là phản ứng giữa chlorophyll ở trạng thái kích thích với oxy để tạo thành oxy nguyên tử Oxy nguyên tử tạo thành có thể dẫn đến một loạt các phản ứng trung gian của gốc tự do gây nên tình trang stress oxy hóa có thể phá hủy protein và axit nucleic dẫn đến chết tế bào Do đó, thực vật đã phát triển các cơ chế hạn chế sự hình thành oxy nguyên tử và các gốc tự do để ngăn chặn những tác hại này [18]

2.2.3.3 Tính chất hóa học

Chlorophyll bị phân hủy bởi nhiệt và tạo ra màu xanh ô liu Thời gian gia nhiệt và nhiệt độ ảnh hưởng đến mức độ phân hủy do nhiệt độ cao và trong môi trường axit Việc sử dụng các dung dịch có tính kiềm giúp giảm độ axit của môi trường Tuy nhiên, nếu nó được sử dụng với lượng dư thừa, chlorophyll sẽ phản ứng với base tạo thành

chlorophyllin và rượu phytol Phản ứng của chlorophyll a với axit loại bỏ ion magiê thay thế nó bằng hai nguyên tử hydro tạo ra chất rắn màu nâu ô liu, pheophytin a Quá trình thủy phân này (đảo ngược quá trình este hóa) tách phytol và tạo ra pheophorbide a Các hợp chất tương tự thu được nếu kiềm tác dụng với chlorophyll b [19] [20]

Hình 2.4 Phản ứng của chlorophyll với axit

Hình 2.5 Phản ứng của chlorophyll với base 2.2.3.4 Ảnh hưởng của ánh sáng

Quang phân hủy chlorophyll có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc mất sắc

tố Mặc dù chlorophyll bị phai màu nhanh chóng dưới ánh sáng trong môi trường in

vitro, nhưng môi trường lục lạp thường bảo vệ chlorophyll khỏi tình trạng này (in vivo)

Quá trình oxy hóa được xác định bằng sự suy giảm tất cả các sắc tố quang hợp, protein tổng số và RNA Hàm lượng axit amin tự do tăng lên cũng như hàm lượng của các enzyme như peroxidase và lipoxygenase Các gốc tự do hữu cơ cũng có thể phát sinh trong quá trình oxy hóa và có thể đóng vai trò phá hủy chlorophyll [21]

2.2.3.5 Ảnh hưởng của enzyme

Do tác động của enzyme chlorophylase, chlorophyll sẽ chuyển thành màu xanh đen của chlorophytin Enzyme chlorophyllase trong tế bào lá tươi, chỉ hoạt động ở trong môi trường nước ở nhiệt độ từ 65 đến 75oC Enzyme này thủy phân nhóm phytyl este của chlorophyll và pheophytin, tạo ra chlorophyllides và pheophorbide tương ứng Trong phản ứng này, các ion hydro có thể biến đổi chlorophyll thành pheophytin tương ứng của chúng bằng cách thay thế ion Mg2+ trong vòng porphyrin [22]

2.2.4 Ứng dụng của Chlorophyll

Các báo cáo về việc sử dụng chlorophyll ở các dạng thuốc thay thế trong y học cổ truyền đã được biết đến từ lâu Ngày nay chlorophyll đã được sử dụng trong lĩnh vực y học như một phương pháp điều trị và chẩn đoán Các phân tử chlorophyll được sử dụng trong dược phẩm như chất cảm quang để điều trị ung thư Vai trò của chúng với tư cách là công cụ điều chỉnh tác dụng gây độc gen ngày càng trở nên quan trọng, bên cạnh đó, nó còn được biết là có nhiều công dụng trong y học Chlorophyll đã có một vị trí trong y học hiện đại

Chlorophyll tự nhiên a và b thể hiện hoạt tính chống oxy hóa thấp hơn so với các

dẫn xuất không chứa kim loại (chlorin, pheophytin và pyropheophytin), tuy nhiên, các dẫn xuất kim loại (Mg-chlorophyll, Zn-pheophytin, Zn-pyropheophytin, Cu-pheophytin

a và Cu-chlorophyllin) có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất Chlorophyll và các dẫn

xuất của nó có tác dụng chống oxy hóa và bảo vệ phóng xạ mạnh trong môi trường in

vivo và in vitro Chúng ức chế quá trình peroxy hóa lipid, oxy hóa protein, tổn thương

DNA và tổn thương màng tế bào [23]

Hình 2.6 Một số sản phẩm ứng dụng của chlorophyll trong dược phẩm

Trong công nghiệp thực phẩm, chlorophyll cũng là một chất màu thực phẩm giúp tăng giá trị cảm quan Các loại chất phụ gia có nguồn gốc từ chlorophyll được sử dụng tạo màu xanh lá cây cho thực phẩm với số INS và giá trị ML (maximum level) là [24]: - Chlorophyll (INS 140): chlorophyll natural, ML theo yêu cầu chế biến thực phẩm - Phức chlorophyll đồng (INS 141(i)): ML= 500 ppm dùng trong sữa chua, trái cây đóng hộp, sản phẩm từ sữa, …

- Phức chlorophyll đồng (muối natri, kali của nó) (INS 141(ii)): ML= 700 ppm dùng trong nhiều loại bánh kẹo, 500 ppm trong đồ tráng miệng, đồ uống, đồ gia vị, …

- Fast green FCF (INS 143): ML= 400 ppm dùng trong mứt trái cây, thạch

Hình 2.7 Một số sản phẩm thực phẩm có bổ sung chất tạo màu chlorophyll

2.3 Trích ly bằng phương pháp vật lý

Các phương pháp vật lý sử dụng trong chiết xuất sắc tố bao gồm áp dụng lực ép (vít), ly tâm (lưỡi kim loại quay nhanh hoặc lưỡi cắt nhỏ) hoặc cắt (máy xay, đồng nhất tốc độ cao, cắt tốc độ cao), gây ra sự phá vỡ tế bào của vật liệu và giải phóng các hợp chất Những phương pháp này đã được sử dụng để thu được betalain, anthocyanin, carotenoid và chlorophyll Ngoài sự đơn giản, các phương pháp vật lý còn có ưu điểm là được thực hiện trong thời gian ngắn, tránh được sự phân hủy hoặc đồng phân hóa của các sắc tố Tuy nhiên, các lực nói trên (áp suất, ly tâm hoặc cắt) có thể làm tăng nhiệt độ, ảnh hưởng tiêu cực đến dịch chiết; vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách thực hiện trong nhiệt độ lạnh [25]

Tiền xử lý cũng có tác động đến các sắc tố trong chiết xuất thực vật Chần là một trong những phương pháp tiền xử lý được sử dụng nhiều nhất đối với nguyên liệu thực

vật được sử dụng trong quá trình trích ly hoặc các quá trình khác Chần làm giảm sự mất mát chất lượng dinh dưỡng và cảm quan trong quá trình bảo quản đông lạnh [26] Để tối đa hóa hiệu quả trích ly, có thể áp dụng các điều kiện chần thích hợp để gây ảnh hưởng lên thành tế bào thực vật và làm bất hoạt các enzyme [27]

Trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng (MAE), một trong những kỹ thuật mới thu hút sự chú ý của nhiều học giả gần đây, mang lại nhiều lợi ích Dẫn truyền ion và quay lưỡng cực là hai cơ chế cơ bản ảnh hưởng trực tiếp đến các phân tử khi sử dụng phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng Các ion di chuyển dưới tác dụng của điện trường thay đổi, gọi là sự dẫn truyền ion Khả năng chống dẫn truyền ion của dung dịch gây ra ma sát, làm nóng dung dịch Quay lưỡng cực là quá trình trong đó các lưỡng cực của phân tử tự sắp xếp lại với điện trường thay đổi nhanh chóng Các phân tử dung môi cố gắng tự sắp xếp lại theo điện trường để giữ chúng luôn ở cùng một pha Tuy nhiên, do thành phần điện của sóng thay đổi quá nhanh nên chúng không thể thay đổi được nữa và bắt đầu dao động và sinh nhiệt [28] Sự nóng lên là do ma sát giữa các phân tử ở tốc độ cực cao trong môi trường điện trường xoay chiều tần số cao [29] Do đó, việc trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng chỉ có thể được thực hiện trong thời gian rất ngắn với tần số thấp [30] [31] Việc làm nóng cưỡng bức nước trong lõi vật liệu có thể thúc đẩy quá trình bay hơi chất lỏng bên trong tế bào, dẫn đến vỡ thành tế bào và/hoặc màng sinh chất

Tất cả các phương pháp tiền xử lý nêu trên đều làm tăng hiệu quả trích ly chlorophyll Do đó, vấn đề nảy sinh là liệu việc kết hợp các quy trình tiền xử lý như

chần, lạnh đông và trích ly chlorophyll từ lá Sauropus androgynus bằng ethanol nồng

độ thấp có cải thiện hiệu quả trích ly nhờ sự hỗ trợ của lò vi sóng hay không

2.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Năm 2010, Shengqi Su và các cộng sự đã so sánh các phương pháp trích ly

chlorophyll phổ biến ở Lemna minor (bèo tấm), Potamogeton crispus và Egeria densa

nhằm xác định một phương pháp tối ưu để chiết xuất nhanh chlorophyll trong thực vật thủy sinh Phương pháp nghiền – rửa giải được chọn để phá vỡ mô tế bào và hiệu quả của ba dung môi (acetone 80%, acetone 90% và ethanol 95%) trong quá trình trích ly

chlorophyll đã được thử nghiệm trên Lemna minor, Potamogeton crispus và Egeria

densa Tổng lượng chlorophyll trích ly bằng acetone 90% (0,860 ± 0,008 mg/g) cao hơn

so với acetone 80% (0,648 ± 0,012 mg/g) hoặc ethanol 95% (0,745 ± 0,018 mg/g) đối với bèo tấm [32]

Năm 2012, nhóm nghiên cứu Yang Tong, Lijing Gao, Guomin Xiao, Xiaomei Pan

đã báo cáo về một phương pháp trích ly chlorophyll từ tảo xoắn Spirulina platensis có

hỗ trợ vi sóng Kết quả cho thấy các thông số quy trình tối ưu cho phương pháp trích ly ethanol có hỗ trợ tiền xử lý bằng vi sóng là: acetone/nước (1:1,v/v) là đồng dung môi phá vỡ thành tế bào với thể tích là 10 mL, thời gian xử ký vi sóng là 60 giây , công suất vi sóng 560 W, thời gian trích ly 52,8 phút, nhiệt độ trích ly 55,1oC và tỷ lệ dung môi trên nguyên liệu là 10,8 mL/g Hiệu suất chiết xuất chlorophyll được tối ưu hóa là 1,27%, phù hợp với hiệu suất chiết xuất lý thuyết [33]

Năm 2017, nhóm tác giả Meilana Dharma Putra, Agus Darmawan Ilham Wahdini, Ahmed E Abasaeed đã nghiên cứu trích ly chlorophyll từ lá dứa dại trong dung môi ethanol 70% Kết quả cho thấy điều kiện trích ly tối ưu là thời gian 30 phút, nhiệt độ 60oC và tốc độ khuấy là 300 vòng/phút, với hàm lượng chlorophyll thu được là 107,1 mg/L [34]

Năm 2019, Nguyễn Duy Tân đã báo cáo về nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ ethanol và tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến hàm lượng các hợp chất sinh học, chất màu và khả năng chống oxy hóa của dịch trích ly từ hỗn hợp ngải bún/nghệ/sả Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện trích ly tối ưu là nồng độ ethanol 80% và tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 25/1 mL/g Tại điều kiện trích ly này, hàm lượng chlorophyll tổng thu được là 18,78 mg/100 g lá tươi [35]

Năm 2020, N H K Nguyen và cộng sự đã tiến hành khảo sát hàm lượng chlorophyll

từ rau ngót (Sauropus androgynus (L.) Merr) bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ vi

sóng Khi trích bằng acetone 90%, công suất vi sóng 300 W, tỷ lệ chất rắn trên dung môi là 1:30, thời gian trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng là 120 giây; hàm lượng chlorophyll (14,43± 0,16 μg/mL) thu được cao nhất [36]

Năm 2022, Adriana K Molina cùng các cộng sự đã nghiên cứu thiết kế một phương

pháp khai thác chlorophyll từ các phụ phẩm công nghiệp của cà rốt (Daucus carota L.) và cà chua (Solanum lycopersicum) Điều kiện trích ly tối ưu là 60 phút trong dung môi

ethanol 95%, công suất siêu âm 400 W trong vòng 5 phút ở nhiệt độ phòng, tránh ánh sáng Trong quá trình ngâm chiết và hỗ trợ siêu âm được thực hiện trong nghiên cứu này, dung môi ethanol 90% cho thấy khả năng chiết xuất cao gấp 100 lần so với hexan 95%, có thể là do tính phân cực cao hơn Hiệu quả trích ly chlorophyll từ các bộ phận

trên mặt đất của cà chua (211,6 ± 0,3 µg/g) cao hơn so với các bộ phận trên mặt đất của cà rốt (110,4 ± 0,4 µg/g) [37]

Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy khuynh hướng sử dụng dung môi hữu cơ hoặc các phương pháp trích ly vật lý như siêu âm và vi sóng trong trích ly chlorophyll đang thu hút được nhiều sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứubởi những ứng dụng đầy tiềm năng của chlorophyll trong lĩnh vực y học và thực phẩm Tuy nhiên, việc sử dụng dung môi nồng độ cao tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, bên cạnh đó việc trích ly bằng các phương pháp vật lý thông thường cho hiệu suất trích ly không cao Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất một phương pháp chiết xuất xanh chlorophyll kết hợp giữa phương pháp trích ly dung môi truyền thống và các phương pháp tiền xử lý vật lý nhằm cải thiện hiệu suất thu nhận chlorophyll; với những ưu điểm như thời gian trích ly ngắn, nồng độ dung môi sử dụng thấp, thân thiện với môi trường, dễ thực hiện và chi phí đầu tư thấp Các ảnh hưởng của những phương pháp tiền xử lý nhiệt và điều kiện trích ly đến hàm lượng chlorophyll cũng được khảo sát nghiên cứu Chất màu chlorophyll thu được từ phương pháp trích ly này được định hướng ứng dụng làm bột màu thực phẩm với mong muốn tạo ra một sản phẩm giữ được màu xanh cảm quan bắt mắt hơn, có chứa thành phần dinh dưỡng, thuận lợi cho sản xuất thực phẩm, dược phẩm hay mỹ phẩm

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Nguyên liệu:

Lá Rau ngót (S androgynus) tươi được thu thập từ thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh

Bình Dương, Việt Nam (Vĩ độ: 10°58'49,44"B và Kinh độ: 106°39'6,84"E) Cây Rau ngót trồng bằng cành sau 2 tháng; khi cây cao tầm 0,5 – 1 m; lá có kích thước dài 4 – 6 cm, rộng 15 – 30 cm là có thể tiến hành thu hoạch bằng cách cắt thân cây khoảng 20 – 30 cm cách từ gốc Sau khi tách lá khỏi thân, chúng được rửa sạch dưới vòi nước chảy để loại bỏ bụi bẩn Lá sau đó được chần trong bể nước nóng với tỷ lệ lá-nước là 1:10 (w/v), sau đó làm lạnh nhanh bằng cách ngâm trong nước đá lạnh 5°C trong 2 phút Lá sau khi chần được đóng gói trong túi PE (20x40cm) và bảo quản ở nhiệt độ đông lạnh (-18°C), sử dụng trong vòng 3 ngày

3.2 Hóa chất và thiết bị 3.2.1 Hóa chất

Whey protein (WPI) Hilmar™ 9410 được cung cấp bởi Công ty Hilmar Ingredients (Mỹ)

Ethanol 99,5% (AR, Xilong, Cas 64-17-5) được sử dụng để trích ly S androgynus

được mua từ Công ty Xilong Scientific Co., Ltd, (Trung Quốc)

3.2.2 Thiết bị

- Máy xay sinh tố Philips (Philips, HR2096/00, Trung Quốc)

- Lò vi sóng Panasonic (Panasonic NN Microwave - GS597M model, capacity 25L, Nhật Bản)

- Máy khuấy từ RSM-04H (Phoenix Instrument, Đức) - Thiết bị sấy phun SD06 Labplant (SD06, Labplant, Anh) - Máy đo quang phổ (UV-Vis-V770, JASCO, Nhật Bản) - Máy vortex (IKA Vortex 2, Đức)

- Máy li tâm lạnh (HERMLE, Z 216 MK, Đức)

3.3 Phương pháp nghiên cứu 3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu

Chần

Trích ly Lạnh đông

Rau ngót

Vi sóng

Thành phẩm dạng bột qua quá trình sấy

phun

Thời gian, nhiệt độ trích ly

Chlorophyll Thành phần hóa học

Thời gian, nhiệt độ chần

- Chlorophyll tổng - Hiệu quả trích ly chlorophyll

- Cảm quan màu xanh lá cây

Thời gian, công suất vi sóng Thời gian lạnh đông

3.3.2 Quy trình công nghệ tạo sản phẩm bột chlorophyll từ dịch chiết rau Rau ngót

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình trích ly dịch chiết Rau ngót

❖ Thuyết minh quy trình:

Thu hoạch rau ngót bằng cách cắt thân cây khoảng 20 – 30 cm tính từ gốc, nhặt lấy phần lá loại bỏ những phần hỏng và phần thân cây

Ethanol

Khuấy Làm lạnh đông

Sơ chế Chần Lá rau ngót tươi

Lá hỏng, sâu, tạp chất, …

Xay nhỏ

Xử lý vi sóng Nước

Lọc

Bột chlorophyll hòa tan

Bã lọc Trích ly

Dịch lọc WPI

Sấy phun

Lá rau ngót sau khi rửa sạch, để ráo được chần với nước nóng với tỷ lệ nguyên liệu: nước chần 1: 10 ở nhiệt độ 70 – 95oC trong vòng 10 – 210 giây Sau đó, mẫu lá (200 g lá tươi trên 1 đơn vị bao bì) được làm lạnh đông trong vòng 24 – 48 giờ

Lấy 10 g mẫu lạnh đông nghiền với dung môi nước, hỗn hợp này được xử lý với vi sóng trong 1 – 4 phút ở công suất 300 – 700 W Sau đó, mẫu được ngâm chiết trong dung dịch ethanol 40% với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1: 5, có khuấy đảo Hỗn hợp được lọc qua giấy lọc Whatman Dịch sau lọc được dùng để tiến hành cho quá trình sấy phun tiếp theo

3.4 Phương pháp sấy phun tạo dạng bột rau ngót

Hiện nay, phương pháp sấy phun rất phổ biến trong ngành công nghiệp thực do khả năng sấy một bậc nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản, dễ dàng kiểm soát nhiệt độ và định dạng hạt sản phẩm Dựa vào nguyên tắc sấy phun, quy trình sấy bột rau ngót gồm ba giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Dịch chiết rau ngót sau trích ly và phối trộn với chất mang whey protein được chuyển dạng sương mù (các hạt lỏng phân tán trong môi trường không khí) nhờ cơ cấu phun sương trong thiết bị sấy phun

- Giai đoạn 2: Hòa trộn sương mù với dòng tác nhân sấy (khí nóng) trong buồng sấy Do nguyên liệu được phun sương nên diện tích tiếp xúc lớn, ẩm được bay hơi nhanh chóng Sản phẩm được tạo thành dạng bột mịn trong thời gian vài giây

- Giai đoạn 3: Bột sản phẩm được tách khỏi dòng không khí theo sự rơi do trọng lực vào bình chứa

Trong báo cáo này, dịch chiết chlorophyll trích ly lá Rau ngót được sấy phun dưới các điều kiện: công suất gia nhiệt 3 kW, công suất bay hơi 1000 – 1500 mL/h, lưu lượng khí 15 – 30 m3/h, nhiệt độ không khí đầu vào 150°C, áp suất không khí 3 bar và tốc độ nhập liệu 6,3 vòng/phút [38]

3.5 Phương pháp xác định các thành phần trong mẫu

Xác định hàm lượng:

- Protein bằng phương pháp Kjeldahl (AOAC 960.52)

- Tro bằng phương pháp nung ở 500 – 800oC đến khối lượng không đổi (AOAC 942.05)

- Đường tổng và đường khử bằng phương pháp Bertrand (AOAC 968.28, AOAC 930.36)

- Hàm lượng xơ tổng (FAO FNP 14/7, (p.230)-1986)

- Carbohydrate bằng phương pháp sắc ký trao đổi anion hiệu năng cao (HPAE) (AOAC 995.13)

- Lipid bằng phương pháp thủy phân bằng axit hydrochloric (AOAC 922.06)

3.6 Xác định hàm lượng chlorophyll tổng số (TCC) trong S androgynus bằng

phương pháp quang phổ

Các dung dịch trích ly ở các điều kiện khác nhau được phân tích bằng phương pháp quang phổ UV – Vis để xác định sự có mặt của hợp chất chlorophyll và độ ổn định của màu sắc theo thời gian bằng các so sánh giá trị bước sóng hấp thụ cực đại

Kỹ thuật đo quang phổ do Lichtenthaler và Buschmann thiết lập đã được sử dụng để xác định hàm lượng chlorophyll [39] Dung dịch đầu tiên được pha loãng đến nồng độ mong muốn Độ hấp thụ quang của dung dịch sau đó được đo ở bước sóng 664 nm và 648 nm bằng máy đo quang phổ (UV-Vis-V770, JASCO, Nhật Bản) Mẫu trắng được tạo ra theo cách tương tự, nhưng mẫu được thay thế bằng nước cất

Công thức sau đây được sử dụng để tính hàm lượng chlorophyll a, chlorophyll b và chlorophyll tổng số:

Hiệu quả trích ly chlorophyll (CRY) được tính theo công thức sau: Chlorophyll recovery yield [CRY] (%) = 𝑇𝐶𝐶

𝑇𝐶𝐶0× 100

Trong đó TCC là tổng hàm lượng chlorophyll thu được từ dịch chiết lá S

androgynus tươi bằng phương pháp kết hợp tiền xử lý vật lý và TCC0 là tổng hàm lượng

chlorophyll trong lá S androgynus tươi

3.7 Xác định độ ẩm

Phương pháp AOAC (2000) được sử dụng để tính toán độ ẩm Các mẫu lá S

androgynus hoặc bột S androgynus được cân (khoảng 2g) và sấy khô trong tủ sấy ở

105°C cho đến khi khối lượng không đổi

3.8 Phương pháp xác định độ hòa tan (WSI)

2,5 g bột được hòa tan trong 30 mL nước cất ở 40°C trong ống ly tâm đã trừ bì Hỗn hợp được khuấy trong máy vortex (IKA Vortex 2, Đức) trong 1 phút, sau đó ly tâm ở 3500 vòng/phút ở 4°C trong 20 phút bằng máy ly tâm (HERMLE, Z 216 MK, Đức) Rót phần dịch hòa tan ra khỏi ống, đưa ống đang chứa phần lắng sấy ở 105oC đến khối lượng không đổi Độ hòa tan được tính bằng công thức [40]:

𝑊𝑆𝐼 (%) = 𝐾ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑚ẫ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 − 𝐾ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑝ℎầ𝑛 𝑙ắ𝑛𝑔 đã 𝑠ấ𝑦 𝑘ℎô

3.9 Phương pháp phân tích cảm quan màu sắc

Cường độ màu sắc được đánh giá bằng phép thử so hàng:

- Hội đồng đánh giá bao gồm 7 chuyên gia là những người đang nghiên cứu về màu chlorophyll

- Người đánh giá được mời quan sát các mẫu dịch trích ly và bột sấy phun (được mã hóa) theo cường độ tăng dần màu sắc và chấm điểm vào phiếu đánh giá gửi kèm theo mẫu dưới đây

- Sau khi hội đồng thử xong thu lại phiếu đánh giá và xử lý kết quả

- Mẫu được 5/7 chuyên gia chấm thang điểm 4 – 5 là mẫu được chọn cho các thí nghiệm tiếp theo

Hình 3.2 Phiếu đánh giá cảm quan

Người đánh giá: Ngày đánh giá:

Anh/chị sẽ nhận được các mẫu đã được đánh mã số và sắp xếp theo thứ tự màu xanh từ nhạt đến đậm Hãy quan sát màu sắc từng mẫu và đánh giá mức độ ưa thích của anh/chị đối với mỗi mẫu bằng cách cho điểm theo thang điểm từ 1-5 dưới đây Ghi nhận câu trả lời của anh/chị vào bảng đánh giá bên dưới

Mã mẫu

Thang điểm

A1 A2 …

Chú thích:

1 – Hoàn toàn không thích 4 – Thích

3 – Bình thường

Bảng 3.1 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian chần đến hiệu quả trích ly chlorophyll

Thông số khảo sát Đơn vị Không hỗ trợ vi sóng Có hỗ trợ vi sóng

Biến khảo sát là nhiệt độ chần từ 70, 80, 90, 95oC

Bảng 3.2 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến hiệu quả trích ly chlorophyll

Thông số khảo sát Đơn vị Không hỗ trợ vi sóng Có hỗ trợ vi sóng

Biến khảo sát là thời gian lạnh đông từ 12, 24, 36, 48 giờ

Bảng 3.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian lạnh đông đến hiệu quả trích ly chlorophyll

Thông số khảo sát Đơn vị Không hỗ trợ vi sóng Có hỗ trợ vi sóng

Biến khảo sát là thời gian trích ly từ 3, 5, 7, 10, 15, 20, 25 phút

Bảng 3.4 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu quả trích ly chlorophyll

Thông số khảo sát Đơn vị Không hỗ trợ vi sóng Có hỗ trợ vi sóng

Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly, điều kiện thí nghiệm được bố trí theo các thông số trong bảng 3.5:

Biến khảo sát là nhiệt độ trích ly từ 30, 40, 50oC

Bảng 3.5 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hiệu quả trích ly chlorophyll

Thông số khảo sát Đơn vị Không hỗ trợ vi sóng Có hỗ trợ vi sóng

Bảng 3.6 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý vi sóng đến hiệu quả trích ly chlorophyll

Biến khảo sát là công suất vi sóng từ 300, 400, 550, 700 W

Bảng 3.7 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của công suất vi sóng đến hiệu quả trích ly chlorophyll

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Thành phần dinh dưỡng

Các tài liệu khoa học chỉ ra rằng rau ngót là một loại dược liệu quý, phổ biến, có giá trị dinh dưỡng cao hơn các loại rau thường dùng khác Thành phần hóa học trong cây rau ngót gồm có protein, glucid, chất béo, khoáng, vitamin, và một số hoạt chất sinh học

như polyphenol Trích ly thô và các hợp chất hóa học tự nhiên được phân lập từ S

androgynus cho thấy các hoạt tính dược lý phổ rộng in vitro và in vivo như chống oxy

hóa, chống viêm, chống loét, làm trắng da, chống tiểu đường và các hoạt động điều hòa miễn dịch [7], [41]

Bảng 4.1 Thành phần dinh dưỡng của lá Rau ngót tươi (Sauropus androgynus)

Đối với mẫu không chần, hàm lượng chlorophyll thấp nhất khi trích ly được xác định lần lượt là 0,080 mg/g d.w và 0,082 mg/d.w đối với mẫu không hỗ trợ lò vi sóng và mẫu có hỗ trợ vi sóng Hàm lượng chlorophyll sau đó đạt giá trị cao nhất 0,816 mg/g