Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến tỏi đen

- Khảo sát yếu tố nhiệt độ và thời gian ảnh hưởng đến quá trình lên men tỏi ở giai đoạn 2 - So sánh các thành phần hóa lý, hóa học và hoạt tính sinh học với tỏi đen trên thị trường - So

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN TIẾN HÙNG

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

CHẾ BIẾN TỎI ĐEN

Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Mã số: 60540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Trần Thị Ngọc Yên

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Hoài Hương

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS Lê Nguyễn Đoan Duy

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 11 tháng 01 năm 2018

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1 GS.TS Đống Thị Anh Đào

2 TS Nguyễn Hoài Hương 3 PGS.TS Lê Nguyễn Đoan Duy 4 PGS.TS Phan Ngọc Hòa 5 TS Võ Đình Lệ Tâm

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)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Tiến Hùng MSHV : 1570887 Ngày, tháng, năm sinh: 21/02/1993 Nơi sinh: Kiên Giang Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số : 60540101

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN TỎI ĐEN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính sinh học trong nguyên liệu tỏi - Khảo sát yếu tố nhiệt độ và thời gian ảnh hưởng đến quá trình lên men tỏi ở giai đoạn 1

- Khảo sát yếu tố nhiệt độ và thời gian ảnh hưởng đến quá trình lên men tỏi ở giai đoạn 2

- So sánh các thành phần hóa lý, hóa học và hoạt tính sinh học với tỏi đen trên thị trường

- So sánh các hoạt tính sinh học với tỏi đen lên men ở 1 chế độ nhiệt

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/07/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Trần Thị Ngọc Yên

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, Khoa Kỹ Thuật Hóa Học – Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM đã hỗ trợ trang thiết bị, máy móc, vật tư và phòng thí nghiệm giúp em hoàn thành luận văn đúng tiến độ

Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Cô Trần Thị Ngọc Yên, người luôn gắn bó, trực tiếp hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Em cũng xin cảm ơn các bạn học viên và sinh viên đã tận tình giúp đỡ, đồng hành và hỗ trợ em trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu này

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ba, mẹ và gia đình luôn chăm sóc và động viên tinh thần trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Tỏi đen là một sản phẩm được tạo ra bằng cách lên men tỏi tươi ở nhiệt độ thích hợp Trong quá trình xử lý nhiệt, tỏi chuyển sang màu đen, có cấu trúc mềm, dẻo vị ngọt và hơi chua Tỏi đen có thành phần acid amin, polyphenol tổng và hoạt tính chống oxy hóa cao hơn nhiều lần so với tỏi tươi Mục đích của nghiên cứu này là tìm ra nhiệt độ và thời gian tốt nhất cho quá trình hình thành tỏi đen

Tỏi cô đơn Hải Dương và tỏi nhiều tép Phan Rang được sử dụng trong nghiên cứu này với quy trình lên men ở hai chế độ nhiệt liên tiếp là 55oC trong 10 ngày và 70oC trong 13 ngày tiếp theo, cho kết quả cao nhất về hoạt tính kháng oxy hóa của hai loại tỏi theo phương pháp DPPH là 80.43% và 78.44% ứng với tỏi cô đơn Hải Dương và tỏi Phan Rang Các hàm lượng khác của sản phẩm tỏi đen so với tỏi nguyên liệu đều tăng lên như: hàm lượng acid amin, hàm lượng đường khử, hàm lượng Polyphenol tổng và hàm lượng S-allyl-l-cysteine (SAC) Hoạt tính chống oxy trong tỏi đen nghiên cứu cao hơn hẳn so với tỏi đen thị trường và thời gian lên men ngắn hơn (23 ngày) tỏi đen trên thị trường (30 ngày)

ABSTRACT

Black garlic was product of fermentation from fresh garlic at suitable temperatures During the heat treatment, garlic turned from white to black color, had a soft texture, sweet and a little bit sour taste Black garlic had content of amino acid, total polyphenol, and antioxidant activity several times higher than fresh garlic The purpose of this study was to find the best temperature and time for the fermented garlic process

Hai Duong’s one cloves garlic and Phan Rang’s garlic were used in this study with fermentation in two steps of heat treatment begin at 55oC for 10 days and 70oC for the next 13 days giving the highest results of antioxidant activity for two kinds of garlic by DPPH method, which was 80.43% and 78.44% respectively for Hai Duong’s one clove garlic and Phan Rang’s garlic Other contents of black garlic compared to fresh garlic were increased such as amino acid, carbohydrates, total polyphenol and S-allyl-l-cysteine (SAC) Antioxidant activity of black garlic in this study was significant higher and fermentation time was shorter (23 days) than the one in market (30 days)

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn này là trung thực, không sao chép từ bất cứ nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng theo yêu cầu

Tác giả luận văn

Nguyễn Tiến Hùng

1.1.3 Thành phần hóa học trong tỏi 4

1.1.4 Vùng trồng tỏi Việt Nam 6

1.1.5 Phân loại Tỏi 7

1.1.6 Các đặc tính dược lý của tỏi 7

1.1.6.1 Tác dụng kháng khuẩn 8

1.1.6.2 Chống bệnh tăng huyết áp 8

1.1.6.3 Chữa bệnh tiểu đường 8

1.1.6.4 Khả năng chống ung thư 9

1.1.6.5 Tăng cường hệ miễn dịch 10

1.2 Tỏi đen 10

1.2.1 Giới thiệu 10

1.2.2 Thành phần hóa học của tỏi đen 11

1.2.3 Giới thiệu SAC (S-allyl-l-cysteine) 12

1.2.3.1 Cấu Trúc 12

1.2.3.2 Sự hình thành SAC 12

12.3.3 Hàm lượng SAC trong các nghiên cứu 13

1.2.3.4 Lợi ích của SAC 13

1.2.4 Công dụng của tỏi đen 14

1.2.4.1 Phòng chống ung thư 14

1.2.4.2 Tăng cường hệ miễn dịch 15

1.2.4.3 Tác dụng với rối loạn tiêu hoá, rối loạn cơ quan 15

1.2.4.4 Tác dụng giải độc nicotin mạn tính 15

1.2.4.5 Tác dụng bảo vệ gan 15

1.2.4.6 Chữa bệnh tiểu đường 15

1.2.4.7 Giảm cholesterol - giảm béo 16

1.2.4.8 Các tác dụng khác 16

1.3 Tình hình nghiên cứu tỏi đen 16

1.3.1 Tình hình nghiên cứu tại việt nam 16

1.3.2.Tình hình nghiên cứu trên thế giới 17

1.3.3 Tình hình nghiên cứu quy trình lên men tỏi đen 19

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.1 Vật liệu nghiên cứu 21

2.1.1 Nguyên liệu 21

2.1.3 Hóa chất 21

2.1.4 Thiết bị phục vụ nghiên cứu 22

2.2 Phương pháp nghiên cứu 22

2.2.1 Quy trình công nghệ chế biến tỏi lên men 22

3.1 Kết quả phân tích thành phần hóa lý, hóa học và hoạt tính sinh học có trong

nguyên liệu tỏi cô đơn Hải Dương và tỏi Phan Rang 28

3.1.1 Kết quả phân tích thành phần hóa lý, hóa học có trong nguyên liệu tỏi cô đơn Hải Dương và tỏi Phan Rang 28

3.1.2 Kết quả phân tích thành phần hoạt tính sinh học có trong nguyên liệu tỏi cô đơn Hải Dương và tỏi Phan Rang 29

3.2 Kết quả khảo sát yếu tố nhiệt độ và thời gian ảnh hưởng đến quá trình lên men tỏi trong tỏi cô đơn Hải Dương và tỏi Phan Rang 30

3.2.1 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến pH của tỏi đen 30

3.2.2 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến độ ẩm của tỏi đen 34

3.2.3 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến hàm lượng đường khử của tỏi đen 37

3.2.4 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến hàm lượng acid amin của tỏi đen 41

3.2.5 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến hàm lượng polyphenol tổng của tỏi đen 44

3.2.6 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến hoạt tính kháng oxy hóa của tỏi đen 48

3.2.7 Thay đổi hàm lượng SAC của tỏi đen trong quá trình lên men 52

3.3 So sánh thành phần hóa lý, hóa học và hoạt tính sinh học của tỏi đen sản phẩm với tỏi đen trên thị trường 54

3.4 So sánh hoạt tính sinh học của tỏi đen giữa nghiên cứu quy trình lên men một chế độ nhiệt và hai chế độ nhiệt 58

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

4.1 Kết luận 60

4.2 Kiến nghị 60

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Phân loại khoa học của tỏi 3

Bảng 1.2.Giá trị dinh dưỡng trong 100 g tỏi tươi 5

Bảng 1.3 So sánh thành phần dinh dưỡng giữa tỏi đen và tỏi thường [14] 11

Bảng 1.4 Thành phần SAC và GSAC trong tỏi tươi và tỏi đen [14] 13

Bảng 3.4 Hàm lượng SAC trong các mẫu tỏi (µg/g) 52

Bảng 3.5 So sánh kết quả nghiên cứu tỏi cô đơn và tỏi Phan Rang với kết quả nghiên cứu của Jin-ichi Sasaki và cộng sự 54

Bảng 3.6 Thành phần hóa học trong tỏi đen sản phẩm với tỏi đen trên thị trường 56

Bảng 3.7 Hoạt tính sinh học trong tỏi đen sản phẩm với tỏi đen trên thị trường 57

Bảng 3.8 Hoạt tính sinh học trong tỏi đen một chế độ nhiệt và hai chế độ nhiệt 58

Hình 2.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu quá trình lên men 23

Hình 3.1 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến pH của tỏi cô đơn trong giai đoạn 131Hình 3.2 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến pH của tỏi cô đơn trong giai đoạn 231Hình 3.3 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến pH của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 1 32

Hình 3.4 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến pH của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 2 33

Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến độ ẩm của tỏi cô đơn trong giai đoạn 1 34

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến độ ẩm của tỏi cô đơn trong giai đoạn 2 35

Hình 3.7 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến độ ẩm của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 1 35

Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến độ ẩm của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 2 36

Hình 3.9 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng đường khử của tỏi cô đơn trong giai đoạn 1 37

Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng đường khử của tỏi cô đơn trong giai đoạn 2 38

Hình 3.11 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng đường khử của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 1 39

Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng đường khử của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 2 40Hình 3.13 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng acid amin của tỏi cô đơn trong giai đoạn 1 41Hình 3.14 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng acid amin của tỏi cô đơn trong giai đoạn 2 42Hình 3.15 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng acid amin của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 1 43Hình 3.16 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng acid amin của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 2 44Hình 3.17 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng polyphenol của tỏi cô đơn trong giai đoạn 1 45Hình 3.18 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng polyphenol của tỏi cô đơn trong giai đoạn 2 46Hình 3.19 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng polyphenol của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 1 46Hình 3.20 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến tổng lượng polyphenol của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 2 47Hình 3.21 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến khả năng khử gốc tự do của tỏi cô đơn trong giai đoạn 1 48Hình 3.22 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến khả năng khử gốc tự do của tỏi cô đơn trong giai đoạn 2 49Hình 3.23 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến khả năng khử gốc tự do của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 1 50Hình 3.24 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến khả năng khử gốc tự do của tỏi Phan Rang trong giai đoạn 2 51Hình 3.25 Tỏi đen Uma và Tỏi đen AUM 55

MỞ ĐẦU

Tỏi từ lâu đã được con người biết đến không chỉ là gia vị làm cho các món ăn thêm phần hấp dẫn và ngon miệng, mà nó còn là một vị thuốc chữa bệnh của thiên nhiên Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra tỏi có một loạt các chất có hoạt tính sinh học, trong đó có chất chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống ung thư, hạ huyết áp, bảo vệ gan và giải độc [1] [2] [3]

Tỏi đen là một sản phẩm lên men từ tỏi tươi Sản phẩm sau khi lên men sẽ chuyển sang màu đen, hầu như không còn mùi khó chịu, có vị ngọt và cấu trúc mền dẻo Hơn thế nữa, các hợp chất chứa lưu huỳnh tăng mạnh như : S-allyl-L-cysteine, alliin, isoalliin, methiin, cycloalliin, điều này làm tăng thêm một số hoạt tính sinh học của tỏi đen như khả năng chống oxy hóa, tăng cường miễn dịch, ức chế tế bào ung thư hơn so với tỏi tươi bình thường [1] [4]

Với những ưu điểm trên, tỏi đen đã được nghiên cứu và sử dụng khá phổ biến như một loại thực phẩm chức năng để phòng chống bệnh tật Hiện nay, trên thị trường Việt Nam, các sản phẩm tỏi đen đã được bày bán đại trà nhưng chưa có một công bố nào so sánh hay đảm bảo chất lượng thành phẩm Hơn thế nữa, ở Việt Nam có nhiều loài tỏi đặc hữu quý như tỏi cô đơn Lý Sơn, tỏi cô đơn Hải Dương, tỏi Phan Rang với nguồn nguyên liệu đa dạng phong phú này đây chính là những lợi thế trong nghiên cứu, xây dựng quy trình sản xuất tỏi đen ở nước ta Nhưng mỗi loại tỏi có kích thước và số tép tỏi khác nhau, nên xây dựng quy trình lên men trong cùng điều kiện thì tác động của nhiệt ở các loại tỏi sẽ khác nhau, chất lượng và hoạt tính sinh học khác nhau Chính vì vậy, cần nghiên cứu quy trình lên men tỏi đen đưa ra thời gian và nhiệt độ lên men phù hợp với từng loại tỏi để xác định quy trình có hoạt tính sinh học cao nhất

Do những đòi hỏi ở trên, nên đề tài nghiên cứu hướng đến mục tiêu: xác định quy trình lên men tỏi đen với thông số khảo sát nhiệt độ và thời gian lên men, ứng với hai loại nguyên liệu: tỏi Phan Rang (nhiều tép) và tỏi cô đơn Hải Dương (một

tép) Trên cơ sở đó, đưa ra đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu quy trình công nghệ

chế biến tỏiđen”

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tỏi 1.1.1 Tên gọi và nguồn gốc

Tỏi (Allium sativum L) một loài thuộc họ hành Alliaceae, được sử dụng rộng

rãi như là thực phẩm và gia vị, đồng thời cũng là thảo dược cổ truyền của nhiều dân

tộc

Bảng 1.1 Phân loại khoa học của tỏi

Phân họ (subfamilia) Hành – Allioideae

(Theo Phạm Hoàng Hộ, 2006) [5] Nguồn gốc: Cây tỏi có nguồn gốc ở Trung Á, được trồng từ thời cổ đại xung quanh lưu vực Địa Trung Hải và sau đó được trồng nhiều ở các nước Trung Quốc, Cận Đông trước khi chuyển về phía tây đến Trung và Nam Âu, Bắc Phi và nhiều nước khác trong đó có Việt Nam Ở Việt Nam, tỏi được trồng nhiều ở các tỉnh Hải Dương, Thái Bình, Bắc Ninh, Quảng Ngãi, Ninh Thuận [6]

1.1.2 Đặc điểm hình thái

Hình 1.1 Hình thái cây tỏi [7]

Tỏi là một loại cây thân thảo, có thân và rễ Cây tỏi có lá dẹp, dài 40-60cm, rộng 1.2cm có rãnh khía, mép lá hơi ráp, mỗi nách lá có một chồi nhỏ sau này sẽ phát triển thành một tép tỏi Có hoa lưỡng tính, thụ phấn nhờ côn trùng hoa tỏi mọc ra trên một cuống hoa dài

Cuống hoa mọc trực tiếp từ củ tỏi Hoa tỏi rộng ra hình lán, có củ tán giả trông giống hình cầu Hoa tụ thành nhóm, tán ở chót trục dài, màu trắng hay hồng, hình cầu, có cầu hành ở nách lá hoa, hoa xanh, có đốm đỏ, tiểu nhụy không thò ra ngoài, hoa nở vào mùa hè Tỏi có củ nằm phía dưới mặt đất, củ chia thành nhiều tép nhỏ, từng tép tỏi cũng như cả củ tỏi đều có lớp vỏ mỏng bảo vệ Củ tỏi màu trắng nhạt, có mùi hăng, vị cay, có tính nóng [6]

1.1.3 Thành phần hóa học trong tỏi

Trong tỏi tươi có rất nhiều thành phần có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần dinh dưỡng có trong tỏi được thể hiện tại bảng 1.2

Bảng 1.2.Giá trị dinh dưỡng trong 100 g tỏi tươi

Kẽm 1.16 mg

(Theo Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ) [7] Qua bảng thành phần dinh dưỡng của tỏi cho thấy trong thành phần hóa học của tỏi có chứa nhiều các chất như: khoáng chất, chất béo, đường, protein và các vitamin…Vì vậy, nó là nguồn dinh dưỡng cung cấp năng lượng cho cơ thể Khi sử dụng đều đặn hàng ngày giúp cho cơ thể có hệ miễn dịch cao, làm giảm nguy cơ mắc các bệnh tiểu đường, viêm khớp, tim mạch, ung thư, giúp cho cơ thể phòng trừ một số chứng bệnh thiếu vitamin

1.1.4 Vùng trồng tỏi Việt Nam

Tại Việt Nam, tỏi thường được trồng ở các tỉnh phía Bắc và Duyên hải miền Trung Theo Hiệp hội rau hoa quả Việt Nam, hằng năm tổng sản lượng tỏi xuất khẩu của cả nước khoảng 2.000 tấn/năm

Một số vùng trồng tỏi trọng điểm của Việt Nam: - Lý Sơn: Huyện đảo Lý Sơn trực thuộc tỉnh Quảng Ngãi là vùng đất nổi tiếng nhất về việc trồng tỏi Sự khác biệt về thổ nhưỡng và kinh nghiệm trồng trọt đã giúp cho vùng đất đảo nổi tiếng với loại tỏi cô đơn hay còn gọi là tỏi một tép Mỗi củ tỏi khi ăn có mùi thơm rất đặc trưng

- Phan Rang: Vùng trồng tỏi nổi tiếng của Ninh Thuận tập trung ở huyện Ninh Hải, gồm các xã Vĩnh Hải, Thanh Hải, Xuân Hải Tỏi Phan Rang là một giống tỏi bền bỉ, chịu được khí hậu khắc nghiệt nên tép tỏi nhỏ, săn chắc

- Hải Dương: Theo Sở Nông nghiệp Hải Dương, ở huyện Kinh Môn tỏi đã trở thành cây trồng chủ lực và đã vựa tỏi lớn nhất miền Bắc Hơn nữa, chất lượng tỏi ở đây được nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước đánh giá cao

- Bắc Giang: Là một vùng trồng tỏi từ lâu, đã từng được xem là vùng trọng điểm trồng tỏi vì điều kiện tự nhiên và địa chất đặc biệt của khu vực này Ngày nay, vùng trồng tỏi Bắc Giang đang dần được phục hồi và phát triển [7] [8]

1.1.5 Phân loại Tỏi

Giống tỏi được trồng nhiều trên thế giới thuộc hai nhóm chính là nhóm tỏi cổ cứng và tỏi cổ mềm Tỏi cổ cứng dễ dàng bóc được vỏ hơn so với tỏi cổ mềm, tuy nhiên tỏi cổ mềm có thời gian bảo quản được lâu hơn (8 tháng trong khi tỏi cổ cứng thường chỉ bảo quản trong 3-4 tháng) [9]

Theo báo Theguardian cho biết có một số loại tỏi thông dụng sau đây: - Nhóm tỏi cổ cứng:

+ Tỏi tầm: tỏi tép lớn, chỉ có từ 2– 5 tép/củ, có màu phớt hồng tím, mùi vị rất cay, vỏ rất dễ bóc và có thể bảo quản trong thời gian dài để làm giống

+ Tỏi sọc tía: củ có hình dạng rất đẹp, củ cao bao gồm nhiều tép nhọn bao quanh một cây đơn và các tép có cùng kích cỡ

+ Tỏi sứ: củ có những đốm tím đỏ xung quang củ, củ có từ 6 – 10 tép/củ, rất dễ bóc vỏ, đặc biệt có mùi rất cay

Các giống tỏi thuộc nhóm cổ cứng thường được gieo ở những vùng có nhiệt độ thấp, vì vậy ở những vùng có nhiệt độ ấm hoặc trồng vào mùa hè thì giống tỏi trước khi đem trồng phải đem xử lý trong kho lạnh, khô

- Nhóm tỏi cổ mềm: + Tỏi Atiso: là nhóm tỏi phổ biến nhất trong các nhóm tỏi, có phổ thích nghi rộng, dễ trồng, sản xuất với quy mô lớn, chất lượng được thị trường ưa chuộng

+ Tỏi bạc: là giống tỏi có năng suất cao nhưng khó phát triển hơn các nhóm tỏi cổ mềm khác vì có chất lượng kém hơn và phổ thích nghi hẹp

+ Tỏi Creole: củ có từ 8 – 12 tép/củ, lá bao màu trắng, chịu được điều kiện thời tiết nóng, được sử dụng ăn tươi và có mùi vị rất ngon

1.1.6 Các đặc tính dược lý của tỏi

Theo đông y, tỏi có vị cay, tính nóng, hơi có độc Có khả năng kháng khuẩn,

tỏi có chứa các hợp chất lưu huỳnh, đặc biệt có allicin là một dạng hợp chất sunfur (quy định cho các tính chất dược lý của tỏi) có tác dụng kháng khuẩn ngăn ngừa và phòng chống ung thư, trị bệnh thương hàn, tả lỵ, bạch hầu Ngoài ra tỏi còn tác dụng diệt khuẩn, xua đuổi côn trùng, sản xuất chế phẩm sinh học, làm thuốc kháng sinh, làm keo dính, dùng làm mỹ phẩm [6] [10]

1.1.6.1 Tác dụng kháng khuẩn

Tỏi chứa thành phần có hoạt tính sinh học, nhất là allicin, alliin, S- Allycystein, diallysufur, allylmethyltrisulfur, enzyme alliinase nên có khả năng tiêu diệt được rất nhiều loại vi khuẩn, virut

Cơ chế hình thành khi ta cắt nhân tỏi thành những lát mỏng hoặc giã nhỏ thì xảy ra biến đổi hóa học, dưới tác dụng của phân hóa tố anilaza, chất alliin biến đổi thành allicin được chứng minh là một chất kháng sinh tự nhiên mạnh, mạnh bằng 1/5 thuốc penicillin và 1/10 thuốc tetraccycline

1.1.6.2 Chống bệnh tăng huyết áp

Theo nghiên cứu khi sử dụng 900 mg bột tỏi/ngày trên đối tượng bệnh nhân huyết áp nhẹ, hàm lượng cholesterol cao trong máu và người bình thường thì cho thấy huyết áp tâm trương thấp hơn đối với nhóm không sử dụng

Nguyên nhân là do allicin trong tỏi có phản ứng với tế bào hồng cầu tạo thành các hợp chất giàu lưu huỳnh Các hợp chất này làm giảm áp lực của các thành mạch máu giúp cho quá trình lưu thông máu nhanh hơn sẽ làm cho huyết áp không tăng lên và có thể làm giảm xuống mức bình thường

1.1.6.3 Chữa bệnh tiểu đường

Bênh tiểu đường là một chứng rối loạn chuyển hóa, có ảnh hưởng đến chức năng của các hệ thống trong cơ thể Sự kiểm soát đường huyết kém được cho là nguyên nhân quan trọng dẫn đến sự phát triển của các biến chứng ở bệnh tiểu đường loại 1 và loại 2

Theo báo cáo của WHO, tỏi có thể được dùng để hỗ trợ điều trị chứng tăng đường huyết Tiền chất của các thành phần allyl sulfide trong tỏi là S-allyl cystein sulfoxide (alliin) có tác dụng làm giảm đường huyết tương tự như glibenclamide, một loại thuốc chữa bệnh tiểu đường Khả năng làm hạ đường huyết của tỏi có thể là do tác dụng làm tăng bài tiết insulin của tuyến tụy, giải phóng insulin hay làm tăng độ nhạy của insulin Theo một số nghiên cứu, allicin trong tỏi có thể tăng insulin trong huyết thanh bằng cách liên kết với một số chất như cystein – nguyên nhân làm bất hoạt insulin [11]

1.1.6.4 Khả năng chống ung thư

Ung thư là tên chung để mô tả một nhóm các bệnh phản ánh những sự thay đổi về sinh sản, tăng trưởng và chức năng của tế bào Các tế bào bình thường trở nên bất thường và tăng một cách không kiểm soát, xâm lấn các mô ở gần hay ở xa qua hệ thống bạch huyết

Khả năng chống ung thư của tỏi được cho là do sự có mặt của các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh trong củ tỏi và các chất khoáng vi lượng như selen, gecmami, có tác dụng chống ôxy hóa tế bào, chống ung thư Theo các nhà nghiên cứu thì tỏi có công dụng trị ung thư được giải thích qua cơ chế:

- Mọi khối ung thư đều trải qua các giai đoạn phát triển và ở giai đoạn nào chúng cũng bị tỏi chống phá Trong giai đoạn đầu tiên, hoạt động của oxy trong cơ thế qua quá trình oxy hóa chuyển thức ăn thành năng lượng đã sản sinh ra gốc tự do (loại chất có hại) gây thương tổn các tế bào khiến nó phát triển bất thường Việc ăn tỏi hàng ngày có thể vô hiệu hóa các gốc tự do Các chất chống oxy hóa trong tỏi có khả năng tấn công khối u trước khi nó có thể nhen nhóm

- Ở giai đoạn thứ hai là giai đoạn phát bệnh, những tế bào ung thư sẽ phát triển nhanh nếu các hệ thống miễn dịch ban đầu bị phá vỡ Lúc này tỏi sẽ có tác dụng ngăn không cho các tế bào ung thư phát triển, tiêu diệt sự phát triển của những mạch máu mới nuôi sống khối u Một chất khoáng rất cần cho cơ thể lúc này là selen, có rất nhiều trong tỏi Selen là một chất chống oxy hóa rất mạnh nên có thể

1.1.6.5 Tăng cường hệ miễn dịch

Tỏi có tác dụng đáng kể lên hệ miễn dịch; tăng hoạt tính các thực bào lymphocyte nhất là với thực bào CD4 giúp cơ thể bảo vệ màng tế bào chống tổn thương nhiễm sắc thể AND, kháng virus, phòng chống nhiễm trùng

1.2 Tỏi đen 1.2.1 Giới thiệu

Tỏi đen là sản phẩm lên men từ tỏi tươi, lên men tỏi đen được nhiều nhà nghiên cứu cho là quá trình lên men chậm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao được kiểm soát chặt chẽ, xảy ra sự trao đổi chất và các biến đổi các thành phần hóa học và các hoạt tính sinh học của tỏi, trong một khoảng thời gian nhất định để tạo thành sản phẩm có giá trị về mặt dinh dưỡng và y dược

Hơn nữa, tỏi đen không có mùi vị khó chịu như tỏi tươi Điều này là do sự thay đổi của các hợp chất allicin là hợp chất gây nên mùi hăng (phản ứng emzyme allinase và hợp chất sunfur alliin tạo nên hợp chất allicin), sau khi lên men chính nhiệt độ là nguyên nhân bất hoạt enzyme allinase làm cho tỏi đen không có mùi hăng mạnh như tỏi tươi Ngoài ra, trong tỏi đen còn thành các hợp chất chống oxy hóa tan trong nước có hoạt tính sinh học như S-Allylcysteine, tetrahydro-β-carbolines, và các hợp chất như alkaloids, flavonoid S-Allylcysteine [12]

Hình 1.2 Tỏi đen [13]

1.2.2 Thành phần hóa học của tỏi đen

Các thành phần hóa học có giá trị dinh dưỡng cao trong tỏi đen chủ yếu là các acid amin, peptide, protein, enzyme, glycosides, vitamin, chất béo, các chất vô cơ, carbonhydrate và các hợp chất lưu huỳnh và một số thành phần khác (Choi và cộng sự, 2014) [4]

- Tỏi đen chứa hầu hết các loại acid amin thiết yếu trong cơ thể, nhiều nhất là: glutamate, arginine, acid aspartic, valine… [14]

- Trong tỏi đen chứa các loại vitamin như: Vitamin A, vitamin B, vitamin C [12] - Trong tỏi đen có chứa các loại nguyên tố như: kali, photphate, magie, canxi, silic, nhôm, kẽm, ngoài ra còn chứa nhiều selenium, germanium…

- Trong quá trình lên men, xảy ra phản ứng chuyển hoá các hợp chất chứa lưu huỳnh như methionin, cystein, methanethiol thành những hợp chất mới chứa lưu huỳnh có khả năng tan trong nước như S-Allyl-L-cysteine, Alliin, Isoalliin, Methionin, Cycloalliin, các dẫn chất của Cysteine, các dẫn chất của Tetrahydro-β-carboline (Shin, J.H và cộng sự, 2008) [15]

Bảng 1.3 So sánh thành phần dinh dưỡng giữa tỏi đen và tỏi thường [14]

1.2.3 Giới thiệu SAC (S-allyl-l-cysteine)

1.2.3.1 Cấu Trúc

SAC (S-allyl-l-cysteine) là thành phần tự nhiên có trong tỏi tươi và tỏi đen, một dẫn xuất của amino acid cysteine được tạo ra với hàm lượng cao hơn khoảng 6 lần so với tỏi tươi sau quá trình lên men SAC là hợp chất amino acid chứa lưu

huỳnh (C6H11NO2S) tan trong nước và được xem là thành phần quan trọng nhất có

hoạt tính sinh học cao trong tỏi đen [16] [17]

Hình 1.4 Phản ứng tạo S-allyl-L-cysteine [18]

Hàm lượng SAC cao nhất ở 40o

C có liên quan đến hoạt tính g-GTP.Hoạt tính g-GTP bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ xử lý và gắn với sự hình thành SAC Nhiệt độ tối ưu cho hoạt tính g-GTP là 40o

C Kết quả theo nghiên cứu của Park và cộng sự (2010), trong đó sự hình thành SAC được cho là bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, thời gian và hàm lượng nước [19]

Tuy nhiên g-GTP được biết là bị bất hoạt hoàn toàn ở nhiệt độ trên 75oC trong 30 phút Qua các nghiên cứu, nhiệt độ cao (85oC) cho thấy sự gia tăng hàm lượng Do đó, những thay đổi trong nội dung SAC có thể đã được gây ra bởi các yếu tố không xác định khác [17]

12.3.3 Hàm lượng SAC trong các nghiên cứu

Sau khi lên men tỏi, SAC tăng mạnh và lượng của nó đạt 194.3 µg/g sau 40 ngày lên men (23.7 µg/g trước khi lên men bắt đầu), trong khi GSAC giảm từ 748.7 µg/g xuống 248.7 µg/g sau khi lên men (Bảng 1.4) [14]

Bảng 1.4 Thành phần SAC và GSAC trong tỏi tươi và tỏi đen [14]

1.2.3.4 Lợi ích của SAC

SAC có thể góp phần đáng kể vào việc tăng cường khả năng chống khối u [14]

SAC là một trong những các hợp chất acid amin chứa lưu huỳnh có nhiều tác dụng có lợi, chẳng hạn như giảm cholesterol, hạ đường huyết, giảm lipid, chất chống oxy hoá, và tác dụng chống lại ung thư, kháng histamine và neurotrophic [17] [21]

SAC có lợi cho sức khỏe vì chúng có thể làm giảm nguy cơ đột quỵ Hơn nữa, cho rằng SAC là một chất chống oxy hóa, một hợp chất tan trong nước ít độc hại hơn chất chống oxy hóa khác, dễ dàng hấp thụ trong ruột đường, và nhanh chóng phát hiện trong một số mô (thận, gan, phổi, não) [16]

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh trong tỏi đen có chứa SAC giúp hỗ trợ sự hấp thụ và chuyển allicin, do đó thúc đẩy khả năng chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn, virus,… ức chế nhiều loài vi khuẩn Gram (+) và Gram (-)

1.2.3.5 Cơ chế chống oxy hóa SAC

SAC chứa một nhóm thiol chịu trách nhiệm về khả năng chống oxy hóa vì nó dễ dàng cho proton cho các electron tự do, từ đó làm bất hoạt hay giảm các phản ứng oxy hóa nghiên cứu chỉ ra SAC có khả năng kích thích các enzyme chống oxy hóa hay ức chế Enzyme Prooxidant để tăng khả năng chống oxy hóa [16]

1.2.4 Công dụng của tỏi đen

1.2.4.1 Phòng chống ung thư

Các nghiên cứu về tác dụng sinh học của tỏi đen cho thấy: các hợp chất sunful hữu cơ, dẫn xuất của tetrahydro-β-carbolines được hình thành từ quá trình lên men có hoạt tính mạnh, dọn gốc tự do và ức chế quá trình peroxide hóa lipid cao hơn tỏi thường Kết quả nghiên cứu mới đây cho thấy dịch chiết tỏi đen có hiệu lực mạnh kháng lại các tế bào khối u, do vậy có tác dụng phòng và hỗ trợ điều trị ung thư Cơ chế tác dụng của tỏi đen không phải bằng cách trực tiếp gây độc tế bào mà

thông qua con đường kích thích đáp ứng miễn dịch, loại trừ khả năng di căn, ức chế sự nhân lên các tế bào khối u (EjazS, Woong LC, Ejaz A, 2003) [2]

1.2.4.2 Tăng cường hệ miễn dịch

Các thí nghiệm cho thấy tỏi đen tăng cường hệ thống miễn dịch Allicin có chức năng kích hoạt các glycolipid màng tế bào, có thể làm tăng tính thấm của nó, chuyển hóa tế bào, tăng cường cải thiện sức sống, làm tăng sức mạnh của hệ miễn dịch Lysine, serine cải thiện chức năng của hệ miễn dịch, vitamin C có thể tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể Tỏi đen có chứa kẽm tổng hợp hormone và cải thiện hệ thống miễn dịch của cơ thể (Purev, U và cộng sự, 2012) [22]

1.2.4.3 Tác dụng với rối loạn tiêu hoá, rối loạn cơ quan

Tỏi đen đặc biệt tốt để phòng tránh các rối loạn men tiêu hóa Kích thích tiết dịch vị, tiết mật Phòng tránh các nhiễm khuẩn dạ dày ruột, các chứng rối loạn tiêu hóa do men hoặc do thần kinh gây khó tiêu, đầy hơi, trướng bụng, bí trung tiện – chống co thắt dạ dày ruột (Banerjee, S.K và cộng sự, 2002) [23]

1.2.4.4 Tác dụng giải độc nicotin mạn tính

Tỏi đen là một loại thuốc giải độc nicotin mạn tính cho người nghiện thuốc lá và công nhân sản xuất thuốc lá rất hữu hiệu, chí ít cũng làm giảm cơn nguy cấp ở tim, động mạch và các rối loạn chức năng ruột của người bệnh (Banerjee, S.K và cộng sự, 2002) [24]

1.2.4.5 Tác dụng bảo vệ gan

Tỏi đen có tác dụng tăng cường tổng hợp chức năng gan, hiệu quả cao trong việc ngăn ngừa các loại bệnh, có công dụng hiệu quả trong việc điều trị viêm gan đã được kiểm chứng, tăng cường chức năng chuyển hóa ở gan, phân hủy bài tiết alcohol giúp giải độc cồn Giúp giảm nhanh chóng lượng lipid peroxides và ngăn ngừa sự tích tụ triglycerides trong gan (EL KZ và cộng sự, 2010) [3]

1.2.4.6 Chữa bệnh tiểu đường

Tỏi đen có tác dụng điều hòa đường huyết nhờ vào S-methyl-Lcysteine sulfoxide và S-Allyl cysteine sulfoxide, sulfide có chứa G-6-P enzyme NADPH có tác dụng ngăn chặn và ức chế sự phá hủy insullin và tác dụng hạ đường huyết Do đó, tỏi đen có khả năng hỗ trợ điều trị cũng như phòng chống các biến chứng tiểu đường Dịch chiết tỏi đen có tác dụng gia tăng sự phóng thích Insulin tự do trong máu, tăng cường chuyển hóa glucose trong gan – giảm lượng đường trong máu và trong nước tiểu (tác dụng tương đương với Tolbutamid, một loại sunfamid chữa tiểu đường type II) (Lee, YM, 2009) [11]

1.2.4.7 Giảm cholesterol - giảm béo

Hợp chất SAC (S-Allyl cysteine) và một dẫn xuất của amino acid cysteine được thấy có hàm lượng lớn hơn nhiều trong tỏi đen so với tỏi tươi Hai thành phần đó có thể làm giảm lượng cholesterol bám rộng trên thành mạch Từ đó ngăn ngừa được các bệnh xuất huyết máu não, đau thắt tim, cao huyết áp và một số bệnh tim mạch khác Sử dụng tỏi đen thường xuyên sẽ làm tăng hàm lượng cholesterol có lợi (HDL) và giảm đi hàm lượng cholesterol xấu (LDL), cung cấp SAC (giảm mỡ trong máu) Tỏi đen rất tốt cho bệnh tim mạch, cao huyết áp và máu nhiễm mỡ (Kim, I., 2011) [1]

1.2.4.8 Các tác dụng khác

Tỏi đen còn có tác dụng khác như: Chữa các bệnh răng miệng, chữa bệnh mắt, chữa bỏng và lở loét ngoài da, chữa màng nhĩ thủng, chữa phong thấp và đau thần kinh và xua đuổi và diệt côn trùng Ngoài ra tỏi đen còn có tác dụng diệt giun sán như giun đũa, giun kim, giun móc và trứng của chúng (Banerjee, S.K và cộng sự, 2002) [24]

1.3 Tình hình nghiên cứu tỏi đen 1.3.1 Tình hình nghiên cứu tại việt nam

Các nghiên cứu về sản phẩm từ tỏi vẫn còn hạn chế ở Việt Nam Hiện nay, tỏi đen được nghiên cứu tại học viện quân y ở quy mô cấp nhà nước mã số KC10.TN05/11-15 Theo chủ nhiệm đề tài “Nghiên cứu lên men tỏi đen Lý Sơn và

đánh giá tác động sinh học của sản phẩm tạo ra”, TS.Vũ Bình Dương cho biết quá trình lên men, các hoạt tính sinh học của tỏi Lý Sơn tăng đáng kể, trong đó hàm lượng đường tổng tăng khoảng 13 lần, fructose tăng khoảng 52 lần và SAC (S-allyl-L-cystein) tăng gấp 5 lần [12] Chiết xuất tỏi đen đã được thử nghiêm trên chuột, kết quả cho thấy tác dụng chống oxi hóa tăng gấp 2-4 lần và khả năng miễn dịch của các cơ quan cao hơn nhiều so với tỏi tươi [25]

Bên cạnh đó, đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác dụng ức chế một số dòng tế bào ung thư trên thực nghiệm và bào chế viên nang tỏi đen” thuộc chương trình nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ tiên tiến phục vụ bảo vệ và chăm sóc sức khỏe cộng đồng (11512/2015) do TS.Trịnh Nam Trung, chủ nhiệm khoa Kiểm nghiệm và sinh dược học, học viện Quân y và các cộng sự thực hiện [26]

Quy trình chiết xuất SAC từ tỏi đen bằng phương pháp chiết siêu âm đã được công bố trên tạp chí Y- dược học quân sự năm 2014 bởi Vũ Đình Tiến và cộng sự [27]

TS Vũ Bình Dương; Vũ Đình Tiến đưa ra nghiên cứu: “Nghiên Cứu Xây Dựng Tiêu Chuẩn Chất Lựợng Bột Cao Khô Tỏi Đen” trong tạp chí y – dược học quân sự số 6 -2014, Đã khảo sát được các chỉ tiêu chất lượng của bột cao khô tỏi đen, từ đó đưa ra bộ chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm bao gồm: hình thức cảm quan, độ ẩm, độ mịn, hàm lượng kim loại nặng, định tính, định lượng, độ nhiễm khuẩn Trong đó có các chỉ tiêu chất lượng quan trọng và đặc trưng của bột cao khô tỏi đen như: hàm lượng SAC trong bột cao không được ít hơn 350 µg/g, kim loại nặng không quá 10 ppm, độ ẩm không quá 5% [28]

1.3.2.Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Theo Choi và cộng sự nghiên cứu đặc điểm lý hóa và thuộc tính chống oxy hóa của tỏi đen Kết quả cho thấy có sự thay đổi rõ rệt về màu sắc, ẩm độ, hàm lường đường và axit tổng qua từng giai đoạn lên men Hai hoạt chất chống oxy hóa chính ở tỏi đen là polyphenol tổng số có hàm lượng cao nhất 58.33mg GAE/g vào

ngày lên men thứ 21 và flavonoid tổng số có hàm lượng là 15.7mg RE/g cao nhất vào ngày lên men thứ 35 (Choi và cộng sự, 2014) [4]

Theo Kim, J.H và cộng sự đã so sánh khả năng chống oxy hóa và chống dị ứng ở tỏi đen và tỏi tươi cho thấy: Trong dịch chiết tỏi đen có hàm lượng các chất chống oxy hóa cao hơn hẳn so với dịch chiết tỏi thường Ngoài ra trong dịch chiết tỏi đen còn có hàm lượng phenolic và hoạt động chống oxy hóa cao hơn so với tỏi tươi (Kim, J.H và cộng sự, 2012) [29]

Một nghiên cứu của Kim, M.H và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỏi đen trên những tổn thương gan do rượu gây ra cho thấy tác dụng của dịch chiết tỏi đen đối với việc chống lại tổn thương gan do rượu gây nên, thí nghiệm được thử nghiệm trên chuột trong 4 tuần đã kết luận: Dịch chiết tỏi có khả năng làm giảm các tế bào gan bị tổn thương do rượu gây ra trên chuột Từ đó ông tin rằng dịch chiết tỏi đen cũng có khả năng chữa các tổn thương gan ở người (Kim, M.H và cộng sự, 2011) [30]

Theo Kim nói về lợi ích của dịch chiết tỏi đen đến bệnh béo phì và tăng lipid máu ở chuột được cho ăn một chế độ ăn giàu chất béo Nghiên cứu này đã thử nghiệm tác dụng chống béo phì và tăng lipid máu ở chuột bởi một chế độ ăn giàu chất béo trong khoảng thời gian 4 tuần Chiết xuất từ tỏi đen 15 Brix đã được bổ sung trong theo tỷ lệ 1, 3, 5 và 7% trong khẩu phần ăn Kết quả cho thấy rằng chiết xuất từ tỏi đen có thể có tác dụng chống béo phì và tăng mỡ máu giúp giảm chỉ số béo phì và giảm lipid máu (Kim, I., 2011) [1]

Theo Wang, X và cộng sự nghiên cứu về ảnh hưởng của dịch chiết tỏi đen đến khả năng ức chế sự tăng trưởng tế bào ung thư dạ dày Có bằng chứng cho thấy rằng chiết xuất tỏi có khả năng ức chế các tế bào ung thư dạ dày Thí nghiệm này cũng được thử nghiệm trên chuột mang khối u trong 2 tuần Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu được báo cáo về ảnh hưởng của chất chiết xuất từ tuổi đen tỏi về ung thư dạ dày trong ống nghiệm hoặc trong cơ thể (Wang, X và cộng sự, 2012) [31]

Mengmeng Lei và cộng sự đã tiến hành phân tích hàm lượng đường và hoạt tính chống oxy hóa trong tỏi đen Kết quả từ nghiên cứu này đã chứng minh hàm lượng đường trong các chất chiết xuất tỏi đen là 55.5% Trong xét nghiệm chất chống oxy hóa in vitro và in vivo, chiết xuất từ tỏi đen có khả năng loại bỏ các gốc tự do một cách triệt để, thí nghiệm trên ruồi giấm cho thấy tuổi thọ của ruồi giấm Drosophila melanogaster được kéo dài rõ rệt (Mengmeng Lei và cộng sự, 2014) [32]

Một nghiên cứu của Lee YM đã nghiên cứu tác dụng chống oxy hóa và khả năng chữa bệnh tiểu đường type 2 ở tỏi và tỏi đen, nghiên cứu này đã xác định hiệu lực chống oxy hóa của tỏi và tỏi đen trên chuột thí nghiệm mắc bệnh tiểu đường type 2 Kết quả cho thấy tỏi đen có tác dụng chữa bệnh cao hơn hẳn so với tỏi thường Từ đó khẳng định tỏi đen có khả năng chữa bệnh tiểu đường trên người (Lee YM, 2009)[11]

1.3.3 Tình hình nghiên cứu quy trình lên men tỏi đen

Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã đưa ra rất nhiều nghiên cứu về quy trình lên men tỏi đen Một số quy trình lên men tỏi đen:

- Nghiên cứu của Sasaki và cộng sự (2007) nhật bản: quy trình lên men ở nhiệt độ 70oC, độ ẩm 75% trong 1 tháng [14]

- Tingfu Liang và cộng sự (2015) ở trường Đại học Nông nghiệp và Khoa học Đời sống, Đại học Tokyo: 70-80°C trong điều kiện kiểm soát độ ẩm cho 1-3 Tháng [33]

- Nghiên cứu của Choi và cộng sự (2014) đến từ Hàn Quốc: Tỏi được ủ trong 70oC, độ ẩm 90% trong vòng 35 ngày [4]

- Shunsuke Kimura và cộng sự (2016) tại Đại học Quốc gia Đài Loan: đưa ra nghiên cứu nhiệt độ lên men 60-90oC với độ ẩm 80-90% [34]

- Vũ Bình Dương và cộng sự (2013): nhiệt độ (80oC), độ ẩm (76%), thời gian (32 ngày) [12]

- Tỏi AUM lên men trong môi trường đặc biệt bằng kỹ thuật hiện đại của Nhật Bản Công nghệ lên men tự nhiên ở nhiệt độ từ 60-90oC,ẩm 80-90 % trong thời gian 60 ngày [35]

- Sản phẩm tỏi đen Uma: tỏi tươi được lên men trong khoảng 60 ngày thành tỏi đen [36]

Nhìn chung các quy trình đều đưa ra thời gian và nhiệt độ khác nhau, nhiệt độ nghiên cứu thường trong khoảng 60o

C – 80oC và thời gian từ 30 ngày đến 60 ngày Do đó, bài nghiên cứu này dựa trên kết quả của các nghiên cứu trước đó để chọn ra quy trình nghiên cứu tỏi đen 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: chọn nhiệt độ 50-55oC khảo sát thời gian 15 ngày

 Mục đích chọn chế độ nhiệt giai đoạn này là mong muốn việc sinh ra hàm lượng

S-alyl- cytein (SAC) cao nhất

- Giai đoạn 2: chọn nhiệt độ 60-65-70oC khảo sát thời gian 15 ngày

 Mục đích việc nâng nhiệt độ lên trong giai đoạn này để thúc đẩy xảy ra các

phản ứng quá trình tạo màu, mùi, vị, cấu trúc đặt trưng cho tỏi đen

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Nguyên liệu

Tỏi cô đơn Hải Dương (một tép) và tỏi Phan Rang (nhiều tép) được dùng làm nguyên liệu trong nghiên cứu lên men sản xuất tỏi đen

Tỏi cô đơn Hải Dương và tỏi Phan Rang được mua tại cửa hàng tỏi (cửa hàng Phú Quý – Đường Võ Văn Kiệt – Q5 – TP.HCM) Tỏi tươi được lựa chọn đồng nhất về kích thước, màu sắc Tỏi cô đơn Hải Dương thuộc loại tỏi cô đơn nhỏ khoảng 30-40 củ/ 1kg

2.1.3 Hóa chất Bảng 2.1 Hóa chất sử dụng và xuất xứ

Ninhydrin

Glycine (NH2CH2COOH) Trung QuốcAcetone (C3H6O) Trung QuốcDNS (2-hydroxy-3,5-dinitrobenzoic

Potassium sodium tartrate tetrahydrate (KNaC4H4O6.4H2O) Trung Quốc

Folin – Ciocalteu Merck (Đức)Acid gallic monohydrate (C7H6O5.H2O) Trung Quốc

DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) Merck (Đức)Trolox (6-hydroxy-2,5,7,8-

tetramethychroman-2-carboxylic acid) Merck (Đức)

- Cân sấy ẩm hồng ngoại DENVER INSTRUMENT IR 35

2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Quy trình công nghệ chế biến tỏi lên men

Lên men: Tỏi sau khi được xử lý, được bỏ vào các hộp nhựa kín, chịu nhiệt đặt vào tủ sấy đã được thiết lập nhiệt độ Trong tủ sấy có đặt khay nước để đảm bảo độ ẩm trong tủ sấy không quá khô Quá trình lên men làm cho màu sắc của tỏi tươi chuyển từ màu trắng sang màu nâu sẫm đến đen, thành phần và hương vị của tỏi cũng thay đổi dần: mềm, hương vị ngọt, mất mùi hăng cay

Bảo quản: sản phẩm tỏi đen được đóng gói bằng túi bạc và bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh để đảm bảo chất lượng và bảo quản được lâu

- Hàm lượng thành phần chống oxy hóa đạt giá trị cao nhất So sánh sản phẩm tỏi đen nghiên cứu với sản phẩm tỏi đen trên thị trường và sản phẩm tỏi đen ở 1 chế độ nhiệt

2.2.3 Nội dung thí nghiệm

Tỏi Tươi

Lên men

Khảo sát sự biến đổi của thành phần hóa lý, hóa học và hoạt tính sinh học của tỏi theo thời gian và nhiệt độ lên men

Giai đoạn I: 500

C – 550C, thời gian: 0-15 ngày

Giai đoạn II: 600C–650700C, thời gian: 0-15 ngày sau giai đoạn I

C-Khảo sát thành phần hóa lý, hóa học và hoạt tính sinh học

Tỏi đen So sánh thành phần hóa lý, hóa học và hoạt

tính sinh học với tỏi đen trên thị trường

So sánh hoạt tính sinh học với tỏi đen lên

men 1 chế độ nhiệt

 Các chi tiêu khảo sát: - Chỉ tiêu hóa lý, hóa học: Độ ẩm, pH, đường khử, hàm acid amin, protein, xơ - Chỉ tiêu hoạt tính sinh học: hàm lượng polyphenol tổng, khả năng kháng oxy hóa, hàm lượng SAC

 Nhiệt độ khảo sát: 50oC và 55oC

 Thời gian khảo sát: 0, 5, 7, 10, 13, 15 ngày sau khi tỏi được bắt đầu ủ - Các chỉ tiêu phân tích: Độ ẩm, pH, đường khử, hàm acid amin, hàm lượng polyphenol tổng, khả năng kháng oxy hóa, hàm lượng SAC

- Hàm mục tiêu: chỉ số kháng oxy hóa trong tỏi

2.2.4.3 Thí nghiệm 3: khảo sát yếu tố nhiệt độ và thời gian ảnh hưởng đến quá trình lên men tỏi ở giai đoạn 2

- Thí nghiệm được bố trí nhằm khảo sát các yếu tố về nhiệt độ và thời gian đến quá trình hình thành tỏi đen từ tỏi cô đơn Hải Dương và tỏi Phan Rang ở nhiệt độ 60 oC, 65 oC và 70oC trong thời gian 15 ngày

 Nhiệt độ khảo sát: 60 oC, 65 oC và 70oC

 Thời gian khảo sát: 5, 7, 10, 13, 15 ngày tính từ khi tỏi kết thúc thí nghiệm 1

- Các chỉ tiêu phân tích: Độ ẩm, pH, đường khử, hàm acid amin, hàm lượng polyphenol tổng, khả năng kháng oxy hóa, hàm lượng SAC

- Hàm mục tiêu: chỉ số kháng oxy hóa trong tỏi

2.2.4.4 Thí nghiệm 4: So sánh các thành phần hóa lý, hóa học và hoạt tính sinh học với tỏi đen trên thị trường

- Thí nghiệm được bố trí nhằm so sánh các thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tỏi đen thành phẩm từ tỏi cô đơn Hải Dương và tỏi Phan Rang với các loại tỏi trên thị trường

- Các chỉ tiêu so sánh: Độ ẩm, pH, đường khử, hàm acid amin, hàm lượng polyphenol tổng, khả năng kháng oxy hóa, hàm lượng SAC

2.2.4.5 Thí nghiệm 5: So sánh các hoạt tính sinh học với tỏi đen lên men ở 1 chế độ nhiệt

- Thí nghiệm được bố trí nhằm so sánh các hoạt tính sinh học của tỏi đen thành phẩm từ tỏi cô đơn Hải Dương và tỏi Phan Rang với tỏi đen được lên men ở 1 chế độ nhiệt ( 65oC ở 30 ngày)

- Các chỉ tiêu so sánh: hàm lượng polyphenol tổng, khả năng kháng oxy hóa, hàm lượng SAC

 Chuẩn bị mẫu cho các thí nghiệm đo hoạt tính chống oxi hóa [17]

Cân 1.5 g mẫu tỏi đã được bóc vỏ Tỏi được nghiền nhỏ và thêm hỗn hợp methanol : ethanol (50:50) với tỉ lệ 1:2, các mẫu được chiết 3 lần với nước cất trong

 Chuẩn bị mẫu cho các thí nghiệm đo hàm lượng SAC [37] - Mẫu tỏi nguyên liệu: cân chính xác 10g mẫu tỏi, nghiền nhỏ, dịch chiết cho vào bình định mức 50ml, hỗn hợp lọc lấy phần dịch, lọc qua màng 0.45µm

- Mẫu tỏi đen: cân chính xác 5g mẫu tỏi đen, nghiền nhỏ, dịch chiết cho vào bình định mức 50ml, hỗn hợp lọc lấy phần dịch, lọc qua màng 0.45µm

2.2.5.2 Xác định hàm lượng polyphenol tổng

Hàm lượng các hợp chất polyphenol tổng được phân tích dựa trên phương pháp quang phổ so màu, sử dụng thuốc thử Folin – Ciocalteu theo Arnous và các cộng sự [38] Dung dịch tỏi đã pha loãng (2.4 mL) + thuốc thử Folin – Ciocalteu (0.15 mL) + dung dịch Na2CO3 1M (0.45 mL) Đo mẫu ở bước sóng 750nm sau 30 phút để mẫu trong bóng tối ở nhiệt độ phòng

2.2.5.3 Xác định hàm acid amin tổng

Hàm lượng các hợp chất acid amin tổng được phân tích dựa trên phương pháp quang phổ so màu, sử dụng thuốc thử Ninhydrin theo Nam Sun Wang [39] được sửa đổi với thể tích mẫu nhỏ hơn Thêm 1 ml dung dịch ninhydrin vào 3 ml mẫu Bọc ống nghiệm bằng một miếng parafin để tránh mất dung môi do bay hơi Cho ống nghiệm vào tủ sấy ở 80-100ºC trong 4-7 phút Sau khi làm nguội đến nhiệt độ phòng dưới vòi nước lạnh, ghi lại sự hấp thụ bằng máy đo quang phổ ở bước sóng 570nm

2.2.5.4 Xác định hàm lượng đường khử

Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp DNS theo Miller [40]

được sửa đổi Thêm 1 ml dung dịch DNS vào 1 ml mẫu và 2 ml nước cất, dung dịch được đun sôi trong 5 phút, sau đó làm nguội nhanh dưới vòi nước lạnh, ghi lại sự hấp thụ bằng máy đo quang phổ ở bước sóng 540nm

2.2.5.5 Xác định hoạt tính chống oxy hoá

Xác định hoạt tính chống oxy hoá bằng phương pháp DPPH theo

Brand-Willian và các cộng sự [41] Một mẫu của tỏi đen (0.1 mL) đã được thêm vào 0.1