- Quá trình lên men lactic cà tím bổ sung giống Lactobacillus acidophilus với tỷ lệ giống 1x1010 tế bào/ml cho tổng hàm lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa tổng cao nhất vào ngà
TỔNG QUAN
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ TÍM
Cà tím có tên khoa học là (Solanum melongena L.) là một loại rau quả được trồng phổ biến ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới [50] Cà tím phổ biến ở Châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc và một số các nước ở Hy Lạp, Ý Cà tím được xếp vào tốp 10 loại rau quả có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất [8], là một hợp chất có lợi cho sức khỏe Hơn nữa, hợp chất chống oxy hóa và polyphenol được tìm thấy trong cả vỏ và thịt quả cà tím [27]
Cà tím hiện đã trở thành một loại rau quả phổ biến trong ẩm thực của Thái Lan, Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam và khắp thế giới
Thịt quả còn chứa nhiều protid, cellulose, đường, chất béo, đặc biệt nhiều loại vitamin như A, B1, B2, B3, B5, B6, B9, C, PP, nhiều khoáng chất vi lượng như
Fe, Zn, Ca, P, K, Mg, Mn Quả cũng có chứa alkaloid solanin như hầu hết các loại cà khác
Theo đông y, cà tím có vị ngọt, tính hàn, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, hoạt huyết, tiêu viêm, tiêu ung, nên được sử dụng trong chữa trị các chứng như ung nhọt, lở loét, chốc lở ngoài da, tai quả cà nấu lấy nước uống để chữa ung nhọt, lở loét Cà tím còn tác dụng lợi tiểu thông mật, nhuận gan, đề phòng xơ vữa động mạch do tác dụng làm giảm cholesterol Lấy rễ cà, cuống quả của cà sắc lấy nước uống còn chữa được đi tiểu ra máu, đại tiện ra máu hay lị ra máu Hạt cà cũng có tác dụng lợi niệu.
PHÂN LOẠI KHOA HỌC
Cà tím hay cà dái dê là một loại cây thuộc họ cà với quả cùng tên gọi, được sử dụng làm rau trong ẩm thực Nó có quan hệ gần gũi với cà chua, cà pháo và có nguồn gốc ở Ấn Độ và Srilanca Có rất nhiều chủng loại cà tím, màu sắc từ tím sẫm đến tím Màu sắc phụ thuộc vào hàm lượng anthocyanin [8]
Hình 1.1 M ộ t s ố gi ố ng cà tím
- Tên gọi khác : Aubergine, Eggplant, Brinjal
ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC[50, 10, 11, 12]
Cà tím là loại cây ngắn ngày, Thời vụ: vụ đông xuân có từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau, vụ hè thu trồng từ tháng 4 đến tháng 7
Nó là cây một năm, cao tới 40 ÷ 150 cm (16 ÷ 57 inch), thông thường có gai, với các lá lớn có thùy thô, dài từ 10÷20 cm và rộng 5÷10 cm Hoa màu trắng hay tía, với tràng hoa năm thùy và các nhị hoa màu vàng Quả là loại quả mọng nhiều cùi thịt, đường kính nhỏ hơn 3 cm ở cây mọc hoang dại, nhưng lớn hơn rất nhiều ở các giống trồng Quả chứa nhiều hạt nhỏ và mềm Các giống hoang dại có thể lớn hơn, cao tới 225 cm (84 inch) và lá to (dài tới trên 30 cm và rộng trên 15 cm) Tên gọi cà tím không phản ánh đúng loại quả này, do có nhiều loại cà khác cũng có màu tím hay quả cà tím có màu đôi khi không phải tím
Cây thân thảo, sống lâu năm, được trồng như cây nhất niên ở những vùng ôn đới vì cây không thích hợp với nhiệt độ lạnh Hệ thống gốc phát triển quan trọng, phù ra, phân nhánh rậm như bụi 0,5 ÷ 0,8 cm, hệ thống rễ phát triển mạnh, thân mịn đôi khi màu tím Thân già có thể ngấm chất lignin trở nên cứng Tàng lá lan rộng lý do ứng với sức nặng của trái Nơi đây mang những gai ngắn
Lá lớn 7 ÷ 35 cm dài, lá đơn, mọc đối, hình bầu dục, hơi có thùy, và đôi khi một số lá không đối xứng, bề mặt lá phủ một lớp lông xoắn dày đặc, hơi nhám khi chạm vào, như bột và mặt dưới rõ hơn
Cuống lá chánh màu nâu nhạt
Những hoa mọc ở nách lá, và có 5 cánh, 5 tiểu nhụy, đặc tính của họ solanaceae
Những loại hoa dễ phân biệt, chỉ những hoa ở phía dưới là lưỡng tính, và như vậy những hoa này mới cho ra trái Những hoa đực ở phía trên, hạt phấn được những con ong mang đến nướm hoa cái để thụ phấn, đây là thông thường của giống cà tím hoang Hoa đơn hoặc tập hợp thành chùm từ 2 đến 5, vành hoa gồm 5 đài thường có màu tím Hoa có 5 tiểu nhụy dài, bao phấn màu vàng dài, họp thành ống bao quanh vòi nhụy Phấn hoa nặng nếu được chuyển đi bởi gió thì không quá 1 m Thụ phấn tự nhiên có thể được thực hiện và sự thụ phấn còn có thể do phong môi hay trùng môi tác nhân của gió hay những loài ong Những hoa quay trở xuống và được mang bởi một cuống cứng
Quả thịt, nhiều phòng, phía đầu nhỏ hơn phía đáy, dài 17÷19 cm hay hơn, đường kính 4-5 cm hay hơn, vỏ láng bóng, màu tím sậm, tím, tím đậm đen khi chín Cân nặng khi già đạt đến 0,4 ÷ 1 kg; cuống dài 4÷5 cm hay hơn
Hạt mịn đưới ánh sáng có màu xám, hạt nhiều, màu nâu, nhẵn, hình dĩa, có một đường viền màu vàng nhạt xung quanh bìa.
CÁCH TRỒNG VÀ THU HOẠCH [50]
Ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, cà tím có thể trồng trực tiếp ở ngoài vườn Đối với các vùng ôn đới, chỉ nên trồng cây giống ra vườn khi không còn sương muối Thời điểm gieo hạt thường bắt đầu từ 8-10 tuần trước đó.
Tương tự như cà chua, khoai tây và ớt, cà tím cũng bị nhiều loại sâu bệnh phá hoại Do đó, không nên trồng cà tím trên các thửa ruộng trước đó đã trồng các loại cây họ Cà này Việc canh tác trở lại cà tím trên cùng một thửa ruộng chỉ nên cách nhau 4 năm để đảm bảo năng suất thu hoạch Các loài sâu hại phổ biến ở Bắc Mỹ gồm bọ cánh cứng phá khoai tây, bọ chét, rệp và ve bét Sử dụng vi khuẩn Bacillus thurengensis (Bt) có thể kiểm soát được một số loại sâu hại bằng cách tấn công phần bên trong cơ thể ấu trùng Việc bắt bẫy có thể giúp kiểm soát sâu trưởng thành Trong khi đó, kiểm soát bọ chét là rất khó Vệ sinh thửa ruộng khi tiến hành luân phiên canh tác đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc kiểm soát bệnh nấm trên cà tím, đặc biệt là bệnh do nấm Verticillium gây ra.
Khoảng cách trồng thích hợp giúp cây phát triển tốt và hạn chế cạnh tranh dinh dưỡng, khoảng 45÷60 cm giữa các cây và 60÷90 cm giữa các luống Lớp phủ bồi bảo vệ đất khỏi cỏ dại, giữ ẩm và hạn chế bệnh nấm Thu hoạch quả khi đài hoa bắt đầu hóa gỗ một phần để đảm bảo chất lượng tốt nhất.
Thu hái khi quả đã lớn đẫy, căng đều, vỏ bắt đầu chuyển từ màu tím sang tím nhạt, cách 2÷3 ngày thu chọn một lần, không để cà quá già kém chất lượng.
PHÂN BỐ [10, 11, 12]
Hình 1.2 Tình hình s ả n xu ấ t cà tím trên th ế gi ớ i t ừ 1995 – 2004
Châu Á đứng đầu về sản xuất và phân phối cà tím, Ấn Độ và Trung Quốc là hai nước có sản lượng xuất khẩu cao nhất sau đó là Thái Lan, Malaysia, Indonesia và Philippines là những nước sản xuất cà tím quan trọng ở Châu Á Hiện nay Nhật Bản là nước sản xuất cà tím quan trọng trên thế giới.
THÀNH PHẦN HÓA HỌC
Bảng 1.1 Bảng thành phần dinh dưỡng trong 100g ăn được
Natri (mg) 3,0 Kali (mg) 2,0 Ẩm độ (%) 92,7 Sulfur (mg) 44,0
Chất bộo (g) 0,3 Folic Acid (àg) 34,0
Acid oxalic (mg) 18,0 Amino Acids 0,22
1.6.1 Hợp chất hóa học trong cà tím
Hợp chất phenol là hợp chất mà phân tử có chứa vòng benzen, trong đó có một, hai hoặc nhiều hơn hai nhóm hydroxyl Dựa vào đặc trưng của bộ xương cacbon, các hợp chất phenol tự nhiên có thể chia ra làm 3 nhóm chính:
- Nhóm hợp chất phenol C6 – C1(axit galic)
- Nhóm hợp chất phenol C6 – C3(axit cafeic)
- Nhóm hợp chất phenol C6 – C3- C6( catechin và flavonoid)
Thuật ngữ polyphenol bao gồm hơn 8000 cấu trúc, có thể phân loại thành 10 lớp khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc hóa học cơ bản Bảng chỉ ra những họ polyphenol, hầu hết chúng là các mono hay polysaccharide có chức năng khác nhau như ester hay methyl ester
Hầu hết phenolic tồn tại trong rau quả hòa tan được trong nước Theo tài liệu [44], hydrophilic phenolic chiếm 78 đến 87% tổng phenolic trong cà chua
Bảng 1.2 Các phenolic trong rau quả
Polyphenol trong cà tím được gồm chlorogenic acid, caffeic acid, p- coumaric acid, ferulic, gallic, protocatechuic and, p-hydroxybenzoic là những chất có khả năng chống ung thư, chống lại các cholesterol xấu Theo [19] hợp chất phenolic trong cà tím có tác dụng ức chế enzyme liên quan đến bệnh tiểu đường type 2 và bệnh cao huyết áp
Flavonoid Ảnh hưởng của Flavonoid đến sức khỏe đã được nghiên cứu trên người và động vật Flavonoid có khả năng chống dị ứng, chống nhiễm trùng, chống ung thư, cao huyết áp và có khả năng chống oxy hóa [39]
Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng nguy cơ bị bệnh tim mạch giảm xuống 68% khi chế độ ăn có bổ sung Flavonoid [21]
Vai trò chống oxy hóa của Flavonoid ngăn cản O* và OH* , đào thải chất độc và chống lão hóa tế bào, ngăn ngừa bệnh tật Chất chống oxy hóa là những hợp chất hóa học có thể liên kết với các gốc tự do ngăn cản những gốc tự do này làm hư hại các tế bào khác trong khi các chất tiền chống oxy hóa tác động trực tiếp bằng cách tạo ra một tác nhân trực tiếp hoặc tổng hợp một protein chống oxy hóa [19]
Nasunin, the main anthocyanin in eggplant, is present in the purple skin of the vegetable and has the structure Delphinidin-3-(p-coumaroylrutinoside)-5-glucoside Nasunin exists in two isomeric forms: cis and trans Only delphinidin-3-rutinoside, with a low content, has been found in Bulgarian eggplant that lacks acylglycosides.
Nasunin có chủ yếu trong vỏ cà tím, được đánh giá có hoạt tính chống oxy hóa mạnh [31]
Nasunin có tác dụng bảo vệ các màng tế bào não bộ chống lại sự xâm nhập của các gốc tự do gây ra phản ứng peroxyt Khả năng chống oxy hóa lipid của nasunin là cao nhất trong số các anthocyanin được khảo sát
Nasunin chống lại sự hình thành các mạch máu, giúp ngăn ngừa các khối u phát triển có triển vọng trong điều trị bệnh ung thư
Kayamori và Igarashi (1994) đã thí nghiệm trên chuột với chế độ ăn giàu cholesterol, nasunin làm giảm nồng độ cholesterol, tăng cholesterol HDL, giảm xơ vữa động mạch [25]
Cà tím thuộc họ nightshade gồm Khoai tây, cà chua, cà tím và tiêu ngọt và tiêu cay Alkaloid bảo vệ tế bào khỏi côn trùng gây hại ắ Nicotin
Hàm lượng nicotine trong cà tớm 1.9±0.7 àg/kg nguyờn liệu tươi [40]
Cà tím là một loại rau quả có chứa hàm lượng nicotine tương đối thấp, sau khoai tõy (4.5±2.2 àg/kg) và cà chua (2.4±1.2 àg/kg) Trung bỡnh một người chịu ảnh hường của khói thuốc lá trong môi trường làm việc tương đương với 80 000 ng/ ngày (tương đương với 11÷18 kg khoai tây hay 8÷30 kg cà chua) Vì vậy khi sử dụng cà tím không gây ảnh hưởng đến sức khỏe ắ Trigonellin
Theo [27] trigonellin làm hạ đường huyết và làm giảm mỡ máu, làm tăng hoocmon insulin và giảm sự oxy hóa lipid
Trigonelline trong cà tím có tác dụng phòng chống bệnh tiểu đường
Kali là nguồn nguyên tố khoáng dồi dào có trong cà tím, theo nghiên cứu của german 100g cà tím tươi có 220mg K, vượt khoảng 10% so với lượng kali trung bình của một người một ngày Kali có chức năng tăng cường hệ thống thần kinh, tim mạch và chức năng co cơ Các chuyên gia dinh dưỡng cho rằng việc tiêu thụ cà tím thường xuyên sẽ tăng cường cân bằng nước trong cơ thể và giúp tim hoạt động tốt hơn [35]
Cà tím là nguồn cung cấp magie dồi dào, một khoáng chất đóng vai trò quan trọng trong enzyme chống oxy hóa Magie hỗ trợ quá trình chữa lành vết thương, hình thành xương, chuyển hóa carbohydrate, protein và cholesterol.
Cà tím cung cấp vitamin nhóm B, ngoại trừ B12 gồm vitamin B6, folate, thiamine, riboflavin, niacin
Vitamin nhóm B có vai trò chuyển hóa, cung cấp năng lượng, duy trì hệ thống thần kinh, da và máu Vitamin B6 và folate cũng góp phần cho sức khỏe tim mạch bởi vì chúng làm giảm mức độ homocysteine trong máu Mức độ homocysteine cao có liên quan với tăng nguy cơ bệnh tim Cà tím còn có 1,8 mg vitamin C, có chức năng như một chất chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp chữa lành vết thương và tạo điều kiện cho sản xuất chất dẫn truyền thần kinh.
TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÀ TÍM Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI
- Ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng cà tím chế biến các món ăn như cà tím xào, nướng… vẫn chưa có các sản phẩm chế biến từ cà tím
Cà tím là một nguyên liệu phổ biến trong các bữa ăn hàng ngày và cả những bữa tiệc trên thế giới, đặc biệt là ở Ấn Độ và Malaysia Ngoài ra, cà tím còn được chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhau như pickle eggplant và brinjal chutney.
Hình1.5 Các s ả n ph ẩ m t ừ cà tím
TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTIC VÀ QUÁ TRÌNH LÊN MEN
1.9.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men lactic[28]
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ hoạt động của vi sinh vật Lên men lactic có hai dạng: lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình
Hình 1.6 M ộ t s ố con đườ ng ch ủ y ế u lên men đườ ng c ủ a vi khu ẩ n lactic
Phương trình tổng quát quá trình lên men lactic đồng hình:
Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng Các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để phục vụ cho hoạt động trao đổi chất và năng lượng và sinh trưởng của vi sinh vật Ngược lại, các sản phẩm như acid lactic, ethanol, và CO2 sẽ được vi khuẩn thải vào môi trường lên men Kết quả là hàm lượng acid lactic tích lũy trong môi trường lên men ngày càng tăng, làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi khác
Trong quá trình lên men lactic, bên cạnh sản phẩm chính là axit lactic, còn hình thành thêm hàng trăm hợp chất hóa học khác do quá trình lên men dị hình sinh ra axit lactic, ethanol và CO2 Các hợp chất này đóng vai trò như sản phẩm trung gian hoặc phụ trong quá trình lên men, góp phần tạo nên mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men lactic.
Dưa chua là sản phẩm chế biến từ rau củ, sử dụng quá trình lên men lactic để chuyển đường trong nguyên liệu thành axit lactic Quá trình lên men này tạo ra hương vị đặc trưng cho dưa chua nhờ axit lactic và các sản phẩm phụ Ngoài ra, axit lactic còn có đặc tính kháng khuẩn, ngăn chặn hoạt động của các vi khuẩn gây hư hỏng, giúp bảo quản dưa chua trong thời gian dài hơn.
Dùng muối ăn để muối rau Trong sản phẩm rau muối chua, muối ăn có nhiều tác dụng, trước hết muối tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm Ngoài ra, muối còn có tác dụng bảo quản sản phẩm, tuy rằng đa số vi sinh vật bị ức chế với nồng độ muối ăn tương đối cao( 5÷7%) Muối có tác dụng chủ yếu gây ra hiện tượng co nguyên sinh ở tế bào rau quả, làm dịch bào tiết ra Trong dịch bào có chứa nhiều đường và một số chất dinh dưỡng khác tạo điều kiện thuận lợi cho các vi khuẩn lactic phát triển
1.8.1 Các hiện tượng hư hỏng ở rau quả muối chua [2]
Trong quá trình muối chua rau quả, thường gặp tình trạng sản phẩm bị thâm đen do nước muối không ngập nguyên liệu, chất tannin bị oxy hóa hoặc muối có tạp chất (đặc biệt là muối sắt) Nếu mùi vị sản phẩm chưa biến đổi, cần rửa sạch phần bị thâm, ngâm trong nước dưa hoặc dung dịch lactic một ngày, rồi xếp nén lại và cho dung dịch ngập sản phẩm.
Trong quá trình muối, nồng độ muối hoặc acid lactic thấp, hoặc đậy không kỹ, nén không chặt tạo điều kiện cho các vi khuẩn hiếu khí hoạt động, vật chứa đựng không vệ sinh kỹ sẽ gây hư hỏng, sản phẩm có mùi vị lạ, mùi thối
• S ả n ph ẩ m có váng tr ắ ng
Do nấm mốc phát triển tạo váng trên bề mặt
• S ả n ph ẩ m có màu xanh đ en : do nấm Torula
Sản phẩm bị mềm nhũn: do sự hoạt động của vi khuẩn tạo khí và sự phân hủy protopectin làm phồng vỏ quả, mềm ruột quả, kém giòn.
ĐẶC ĐIỂM VI KHUẨN L ACTOBACILLUS ACIDOPHILUS
− Theo khóa phân loại của Bergey thì L acidophilus thuộc:
L acidophilus là trực khuẩn Gram (+), hình que, không sinh bào tử, có kích thước 0,6 ữ0,9 àm x 1,5 ữ 6 àm Trong tự nhiờn, chỳng tồn tại riờng lẻ, đụi khi tạo thành chuỗi ngắn có khả năng chuyển động
1.9.3.Đặc điểm sinh lý sinh hóa và nhu cầu dinh dưỡng [17]
L acidophilus không thể phát triển ở nhiệt độ cao như 48 0 C và thấp hơn
20 o C, tối ưu 37 o C Tính chịu acid của nó từ 0,3÷1,9% acid, với pH tối ưu từ 5,5÷6, phát triển ở pH thấp