Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng và hoạt tính sinh học của sản phẩm Kefir bổ sung cao chiết/ bột vi bao cao chiết lá ổi .... Ảnh hưởng tỉ lệ bổ sung cao chiết/ bộ
TỔNG QUAN
Tổng quan về Kefir
Sữa lên men được phát triển như một phương tiện bảo quản tránh hiện tượng hư hỏng Sữa chua Kefir được xem là sản phẩm sữa lên men có lâu đời nhất (Lâm Xuân Thanh, 2003) Kefir là một sản phẩm sữa lên men độc đáo do sự kết hợp giữa axit lactic và quá trình lên men rượu của lactose trong sữa Kefir là một loại đồ uống lên men có hàm lượng cồn thấp, có tính axit và có bọt từ quá trình lên men cacbonat hóa hạt Kefir với sữa hoặc nước (Zamberi & Nur Rizi, 2016; Garofalo & Cristiana, 2020) Kefir được sản xuất bởi hoạt động của vi khuẩn "hạt Kefir" có sự cân bằng tương đối ổn định và cụ thể giữa vi khuẩn axit lactic và nấm men (Guzel-Seydim et al., 2011)
Hạt Kefir chứa hỗn hợp phức tạp của vi khuẩn axit lactic, vi khuẩn axit axetic và nấm men trong một ma trận protein và polysaccharide Ngoài việc được sản xuất từ sữa, quá trình tổng hợp một số loại vitamin, thủy phân protein và lactose, và hình thành các hợp chất hoạt tính sinh học trong quá trình sản xuất dẫn đến tăng giá trị dinh dưỡng của Kefir (Frias et al., 2016)
2.1.2 Nguồn gốc và lịch sử phát triển
Kefir là sản phẩm sữa lên men xuất phát từ bộ lạc vùng Bắc Caucasus, có nguồn gốc từ thời xa xưa Truyền thống sản xuất Kefir là lên men liên tục trong túi da cừu, cho ra một thức uống lên men có nhiều nhóm phân loại dựa trên giống men, môi trường nuôi cấy và hình thức lên men.
Khi được nuôi cấy trong môi trường sữa với hạt men sữa, đồ uống hoàn thiện được gọi là sữa chua, hiểu là loại sữa được lên men bằng sinh khối Kefir Sinh khối Kefir được mô tả là sự kết hợp cộng sinh của nấm men, cũng như vi khuẩn axit lactic và axit axetic, được bao bọc trong các polysaccharide gọi là Kefiran (Fiorda et al., 2017) Ngoài ra hiện nay còn có một số sản phẩm Kefir được làm từ nguyên liệu sữa thực vật – hỗn hợp dịch thu được từ quá trình chế biến các nguyên liệu không phải từ động vật Thị trường này dựa trên yêu cầu từ lượng người tiêu dùng không dung nạp được lactose, dị ứng với các sản phẩm từ sữa hoặc tiến hành chế độ ăn chay, cũng như quan tâm đến vấn đề thân thiện với môi trường (Sethi et al., 2016; Fiorda et al., 2017)
2.1.3 Các phương pháp sản xuất
Theo các phương pháp truyền thống, quá trình lên men sữa Kefir được thực hiện trong khoảng thời gian 24 giờ ở nhiệt độ phòng, diễn ra trong các dụng cụ đựng làm bằng da dê, chậu bằng đất sét hoặc thùng bằng gỗ, trong đó có thể chứa sữa từ bò, dê, cừu, lạc đà hoặc trâu được sử dụng như chất nền cho quá trình lên men Các chất nền khác để sản xuất Kefir theo sự phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm phổ biến như sữa từ đậu nành, nước ép trái cây, dung dịch đường hoặc mật rỉ đường (Singh et al., 2017) Trong túi đựng từ da dê truyền thống sẽ tạo ra một loại đồ uống có bọt, độ đặc cao và kết cấu dạng kem với nồng độ cồn khoảng 0.08%–2.0% (Anfiteatros, 2004) Trong quá trình lên men 24 giờ, hạt Kefir sẽ tạo ra những phản ứng hóa học giúp lượng sữa ban đầu trở thành một loại đồ uống có vị đặc và chát Sản phẩm sữa lên men Kefir có đặc điểm là hương vị nồng mùi men đặc trưng và cảm giác có gas hoặc sủi bọt trong vòm họng Trên thực tế, Kefir có hương vị rất phức tạp vì hạt men được sử dụng trong sản xuất nó có hệ vi sinh vật rất đa dạng và phức tạp Sản phẩm lên men chính trong Kefir là lactate, ethanol và carbon dioxide, các sản phẩm khác được tạo ra bao gồm diacetyl, acetaldehyde, axit amin tự do và trong một số trường hợp sẽ là acetate (Rattray & O’Connell, 2011) Kefir cũng thường xuyên được lên men thứ cấp, điều này tạo ra một loại đồ uống có nhiều ga, có thể có nồng độ cồn cao hơn một chút so với việc lên men sơ cấp
Sữa lên men Kefir có thể được sản xuất theo phương pháp truyền thống hoặc quy trình thương mại Sản xuất quy mô nhỏ đòi hỏi phải thêm trực tiếp hạt Kefir vào sữa đã được thanh trùng và làm lạnh đến 22°C (Azizi et al., 2021a) Khi sản xuất ở quy mô lớn, Kefir có thể được sản xuất bằng cách sử dụng các vi khuẩn khởi động thương mại được tiêm trực tiếp vào sữa hoặc bằng cách sử dụng "phương pháp của Nga" Điều này liên quan đến quy trình backslopping, một quá trình lên men nối tiếp bắt đầu bằng Kefir được sản xuất từ ngũ cốc sau đó được sử dụng làm vi khuẩn khởi động tự nhiên để lên men sữa (Frias et al., 2016; Garofalo et al., 2020) Mặc dù Kefir có thể được sản xuất từ các nguồn sữa động vật khác nhau, nhưng Kefir làm từ sữa bò vẫn là loại phổ biến nhất ở Đông Âu (Fox et al., 2011)
2.1.3.2 Kefir không phải từ sữa
Kefir không phải từ sữa là một loại đồ uống được làm từ quá trình lên men hạt Kefir với dung dịch có đường, trong đó dung dịch đường nâu là chất nền thay thế chính được sử dụng để lên men Kefir (Azizi et al., 2021b) Các loại Kefir không phải từ sữa khác được chế biến từ nước ép
Ngoài sữa, các loại trái cây (táo, dứa, nho, mộc qua, kiwi, lê, lựu, dưa hấu, dâu tây, cà chua, dừa), rau (gừng, hành tây, đậu nành, thì là, cà rốt) và mật mía (mía, mật ong) cũng là những cơ chất thay thế phù hợp để lên men Kefir (Corona et al., 2016; Fiorda et al., 2017; Kamimura, 2020; Azi et al., 2021) Điều này giúp những người ăn chay và không dung nạp sữa vẫn có thể tận hưởng lợi ích của Kefir (Aỗik et al., 2020) Việc tiêu thụ thường xuyên trái cây và rau quả mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe và phòng ngừa bệnh tật (Wang & Sunan, et al., 2011; Bvenura & Sivakumar, 2017; Harsha et al., 2017; Roman et al., 2019) Do đó, sản phẩm Kefir từ nước ép trái cây hoặc rau có thể được xem là đồ uống lành mạnh, bổ sung nguồn trái cây và rau cho người dùng (Puerari et al., 2012).
2.1.4 Đặc điểm chủng men Kefir
2.1.4.1 Đặc điểm hình thái học
Hạt men Kefir dạng sữa là sự kết hợp giữa hệ vi khuẩn và nấm men trong một tổ hợp gồm protein, lipid và đường Hệ cộng sinh này tạo thành các loại hạt giống như súp lơ Các hạt Kefir được sử dụng sản xuất có kích thước tiêu chuẩn từ 0.3 đến 2.0 cm hoặc hơn và có đặc điểm là hình thành bề mặt không đều, gấp khúc hoặc không bằng phẳng Những hạt này có tính đàn hồi, có màu trắng hoặc hơi vàng và có mùi men đặc trưng (Wszolek et al., 2007)
Hạt Kefir có cấu trúc và chức năng sinh học cụ thể Trạng thái ban đầu không thể cho vào quá trình sản xuất từ đầu mà phải trải qua giai đoạn phát triển trong quá trình lên men và tạo ra các chức năng bổ sung (Singh & Shah, 2017) Các hạt men không hòa tan trong nước và có khả năng kháng enzyme, chúng phồng lên khi ngâm trong môi trường lỏng Khi được thêm vào môi trường sữa, các hạt men sẽ phát triển và truyền lại các đặc tính của chúng cho các hạt mới được hình thành, liên tục như vậy cho các thế hệ tiếp theo (Guzel-Seydim et al., 2000; Simova et al.,
Hình 2.1 Kích thước hạt Kefir sữa
2002) Hạt Kefir sữa có thể được tái sử dụng nhiều lần nếu được thu hồi, sấy khô và bảo quản đúng cách trong điều kiện vệ sinh an toàn
Hạt Kefir là khối sinh học mềm, màu trắng sền sệt, bao gồm protein, lipid và polysaccharide hòa tan và phức hợp Kefiran Kefiran là một glucogalactian hòa tan trong môi trường có chứa thành phần nước, được sản xuất bởi các vi khuẩn Lb Kefiranofaciens, Lc plantarum (Ahmed et al., 2013; M Hamet et al., 2015; J Wang et al., 2015) Nhìn chung, hạt Kefir tăng trọng lượng khi cấy truyền trong sữa do sự gia tăng sinh khối vi sinh vật cùng với sự gia tăng lượng chất nền được tạo thành bởi protein và polysaccharide (Garrote et al., 2001) Về thành phần cụ thể sẽ tùy vào nguồn gốc xuất xứ của chủng men Hạt Kefir chứa 86.3% độ ẩm, 4.5% protein, 1.2% tro và 0.03% chất béo Khối lượng khô của hạt tươi khoảng 10 – 16 g/100 g, bao gồm khoảng 30 g/100 g protein và 25 – 50 g/100 g carbohydrate (Libudzisz & Piątkiewicz, 1990) Đối với hạt Kefir (g/100g) có nguồn gốc từ Nga, Nam Tư và Bulgaria thì chứa khoảng 90% là độ ẩm, 3.2% protein, 0.3% chất béo, 5.8% nitơ không hòa tan protein và 0.7% tro (Shah, 2014)
Hệ vi sinh vật của hạt men Kefir sữa mang tính ổn định đáng kể, duy trì hoạt động trong lên đến đơn vị năm nếu được bảo quản và ủ trong điều kiện thích hợp (Wszolek et al., 2006) Tuy nhiên thành phần vi sinh vật chính xác của hạt Kefir vẫn còn gây tranh cãi Trong cơ sở nghiên cứu về hạt của chúng thì có tới 50 loài vi khuẩn và nấm men được phân lập từ Kefir được sản xuất ở các vùng khác nhau (Pogacic et al., 2013) Các loại vi khuẩn phổ biến nhất trong hạt Kefir từ sữa thuộc về chủng LAB, chúng chịu trách nhiệm cho 37 đến 90% quần thể vi sinh vật (Yüksekdağ et al., 2004; Miguel et al., 2010), vi khuẩn axit axetic, nấm men và một số loại nấm khác cũng có
Hình 2.2 Giống Kefir sau quá trình lên men
8 mặt (Witthuhn et al., 2005; Yan et al., 2007; Mayoa et al., 2012; Gao et al., 2013) Thành phần vi sinh vật của hạt Kefir được báo cáo là phụ thuộc đáng kể vào nguồn gốc và điều kiện sản xuất địa phương của chúng (Prado et al., 2015; Kotova et al., 2016)
Trong số LAB, đối với giống Lactobacilli, chẳng hạn các loài như Lactobacillus paracasei ssp paracasei, L acidophilus, L delbrueckii ssp bulgaricus, L plantarum và L Kefiranofaciens là những loài chiếm ưu thế chiếm 20% tổng số LAB (S.-Y Wang et al., 2012; Zanirati et al., 2015) Các vi sinh vật khác có mặt bao gồm Lactococcus spр sẽ lên men đồng nhất khi có mức nhiệt trung bình (Magalhães-Guedes et al., 2011; Garofalo et al., 2015) ngoài ra còn có hiện diện của
Streptococcus thermophilus ưa nhiệt (Simova et al., 2002; Guzel-seydim et al., 2005; Taş et al.,
2012), giống Lactobacilli lên men dị thể và Leuconostoc spр., streptococci sản xuất axit lactic và axit axetic, CO2, ethanol, dextran và các chất tạo ra mùi thơm đặc trưng, chẳng hạn như acetoin và diacetyl (Diosma et al., 2014; Walsh et al., 2016) Vi khuẩn axit axetic phân lập từ các sản phẩm sữa thuộc chi Acetobacter, bao gồm các trực khuẩn gram âm có thể di chuyển, tồn tại đơn lẻ, theo cặp hoặc thành chuỗi Một số chủng có thể biểu hiện các dạng không phát triển và sẽ hình thành ở trạng thái hình cầu, uốn cong, dạng sợi, Chúng không hình thành bào tử hoặc viên nang
Bảng 2.1 Thành phần vi khuẩn trong các chủng men Kefir sữa từ các quốc gia khác nhau
Thành phần vi khuẩn Quốc gia Tác giả
Lactobacillus: L Kefiri, L Kefiranofaciens, L paracasei, L plantarum, L paraKefir;
Lаctососсus: L lactis ssp lactis;
L lactis ssp lactis bv diacetylactis
Garrote et al., 2001 Londero et al., 2012
M F Hamet et al., 2013 Diosma, et al., 2014
Lactobacillus: L brevis, L delbrueckii ssp bulgaricus, L helveticus, L casei ssp pseudoplantarum;
Lаctососсus: L lactis ssp lactis, L lactis ssp cremoris; Streptococcus thermophilus;
Yüksekdag, et al., 2004 Guzel-Seydim, et al., 2005 Kesmen & Kacmaz, 2011 Kesmen & Kacmaz, 2011 Nalbantoglu et al., 2014
Lactobacillus: L Kefiranofaciens, L Kefiri, L paraKefiri; Lаctососсus lactis; Leuconostoc spp Russia Mainville et al., 2006
Enterococcus durans, Lаctососсus lactis ssp cremoris; Leuconostoc pseudomesenteroides,
Leuconostoc paramesenteroides; Lactobacillus brevis, L acidophilus, L Kefiranofaciens,
Leuconostoc lactis, Lactococcus sp., L lactis,
Yang et al., 2007 Jianzhong et al., 2009 Gao et al., 2013
Lactobacillus Kefiranofaciens và L Kefiri Malaysia Zamberi et al., 2016
Lá ổi
2.2.1 Thực vật học và ứng dụng thương mại hóa của lá ổi
Ổi là loại cây ăn quả quan trọng tại các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới toàn cầu Ổi được đánh giá là nguồn cung cấp vitamin C tự nhiên dồi dào Đây là loại vitamin thiết yếu giúp duy trì sức khỏe hệ miễn dịch, ngăn ngừa tình trạng thiếu vitamin C như chảy máu nướu, chậm lành vết thương.
14 phổ biến nhất cũng như canxi, phospho, sắt và pectin Ổi thuộc họ Myrtaceae, là loại cây trồng theo mùa vụ hàng năm, được xem có cấu trúc cứng nhất ở vùng nhiệt đới và có giá trị cao về tốc độ sản xuất vì thích ứng tốt nhất với hầu hết các loại môi trường khí hậu (Pino et al., 2004) Loại quả này cung cấp thực phẩm cho hàng triệu người trên khắp thế giới vì sự sinh trưởng tốt Cây phát triển nhanh và bắt đầu đậu quả trong vòng 2 đến 4 năm Ổi có nhiều công dụng tương tự như các thực phẩm chức năng để chữa bệnh, chứa nhiều dược tính và được xem là phương thuốc truyền thống phổ biến nhất cho điều trị bệnh về đường tiêu hóa (Gutiérrez et al., 2008)
Hình 2.5 Lá ổi (Kumar et al., 2021)
Lá ổi với đặc điểm hình dáng đặc biệt, được sử dụng rộng rãi trong y học dân gian để điều trị các bệnh về hô hấp, tiêu hóa và tăng tiểu cầu ở bệnh nhân sốt xuất huyết Ngoài ra, lá ổi còn có nhiều đặc tính có lợi như: chống co thắt, giảm ho, chống viêm, chống tiêu chảy, hạ huyết áp, chống béo phì và trị đái tháo đường Nghiên cứu trên động vật cũng chỉ ra tiềm năng chống ung thư của chiết xuất lá ổi Không chỉ vậy, lá ổi còn được ứng dụng rộng rãi trong điều trị tiêu chảy và các bệnh về tiêu hóa, cũng như tăng cường tiểu cầu để điều trị sốt xuất huyết.
2.2.2 Giá trị dinh dưỡng và các hợp chất hoạt tính sinh học của lá ổi
Lá ổi là nguồn cung cấp nhiều chất dinh dưỡng vi lượng và đa lượng tốt cho sức khỏe cũng như các hợp chất mang hoạt tính sinh học Chúng chứa 82.47% về độ ẩm, 3.64% hàm lượng tro, 0.62% chất béo, 18.53% protein, 12.74% carbohydrate, 103.05 mg axit ascorbic và 1717 mg axit gallic tương đương (mgGAE)/g tổng hợp các chất phenolic (Shabbir et al., 2020) Các polysacarit trong lá ổi thể hiện các đặc tính hóa lý, sinh học và dược lý khác nhau, chẳng hạn như hoạt động chống oxy hóa, chống viêm, trị đái tháo đường, điều hòa miễn dịch và chống bệnh ung thư (Luo et al., 2019) Protein lá ổi đóng vai trò chính trong sự tăng trưởng và duy trì, điều hòa enzyme và truyền tín hiệu tế bào, đồng thời đóng vai trò là chất xúc tác sinh học (Alberts, 2002) Nguồn
15 khoáng chất như canxi, kali, lưu huỳnh, natri, sắt, bo, magie, mangan, vitamin C và B trong lá ổi được đánh giá là dồi dào Nồng độ Mg, Na, S, Mn và B trong GL cao hơn làm cho đây trở thành sự lựa chọn rất phù hợp cho việc cung cấp dinh dưỡng con người và cũng là thức ăn chăn nuôi để ngăn ngừa tình trạng thiếu vi chất dinh dưỡng (Adrian et al., 2015)
Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng trong lá ổi (Shabbir et al., 2020)
Các hợp chất Hàm lượng Tham khảo
Các nguyên tố và acid ascorbic
Kim Seo-Young et al., 2016
Các flavonoid có trong chiết xuất lá ổi chủ yếu nhằm xác định hoạt tính kháng khuẩn của chúng, chủ yếu là quercetin, loại flavonoid chiếm ưu thế nhất trong lá ổi, hoạt chất này thể hiện khả năng chống tiêu chảy ở người một cách mạnh mẽ Hoạt động chống tiêu chảy của quercetin được cho là do tác dụng tăng cường độ ổn định của niêm mạc cơ ruột, ngăn ngừa tình trạng co thắt ruột Polysaccharide lá ổi (GLP) có thể được sử dụng làm chất phụ gia chống oxy hóa trong thực phẩm và điều trị bệnh đái tháo đường Sự hiện diện của nhiều loại hợp chất polyphenolic có hoạt tính sinh học độc đáo, như quercetin và các flavonoid khác, cũng như axit ferulic, caffeic và gallic, có trong lá ổi chủ yếu quyết định các đặc tính hoạt tính sinh học và trị liệu của chúng (Chen &
Các hợp chất phenolic, là chất chuyển hóa thứ cấp, có đặc tính chống oxy hóa và kích thích miễn dịch mạnh mẽ (Yen, 2007; Farag et al., 2020).
2.2.3 Đặc tính tăng cường sức khỏe của lá ổi
2.2.3.1 Khả năng chống oxy hóa
Có mối liên hệ tuyến tính giữa khả năng loại bỏ các gốc tự do của chất chống oxy hóa và tổng hàm lượng phenolic trong chiết xuất từ GL (Chen et al., 2007) Các gốc tự do được tạo ra trong quá trình trao đổi chất là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh trong cơ thể con người, đặc biệt là các hội chứng, bệnh viêm nhiễm, bệnh thiếu máu cục bộ, rối loạn thần kinh, bệnh nhiễm sắc tố sắt mô, khí phế thũng, suy giảm miễn dịch mắc phải và nhiều bệnh khác (Stefanis et al., 1997) Sự hiện diện của các hợp chất phenolic, chẳng hạn như axit gallic, pyrocatechol, taxifolin, axit ellagic, axit ferulic và một số hợp chất khác,… chịu trách nhiệm về vai trò chống oxy hóa của GL (Chen et al., 2007, Farag Radwan S et al., 2020) Phân tích sắc ký lỏng với hiệu năng cao của chiết xuất
GL chứa bảy loại flavonoid chính, bao gồm quercetin, hesperetin, kaempferol, quercitrin, rutin, catechin và apigenin Các hợp chất mang hoạt tính sinh học khác như kaempfertin, isoquinoline và corilaginoline alkaloids cũng có trong GL Những hợp chất này đóng vai trò chính trong đặc tính chống oxy hóa của GL Chiết xuất tinh dầu từ GL thể hiện hoạt tính chống oxy hóa ở mức trung bình, với giá trị IC50 là 460,37 ± 1,33 µg/mL trong thử nghiệm DPPH Chiết xuất GL cũng cho thấy khả năng giảm quá trình oxy hóa axit linoleic và loại bỏ các gốc peroxyl.
Polysaccharide GL có tác dụng bảo vệ chống lại stress oxy hóa do các hydro peroxide gây ra bằng cách ức chế sự hình thành các loại oxy phản ứng (ROS), làm giảm quá trình peroxid hóa lipid và hiện tượng chết tế bào (Kim Seo-Young et al., 2016) Trong một nghiên cứu khác, người ta tiết lộ rằng chiết xuất GL ở mức 4000 ppm hoặc cao hơn có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa của xúc xích thịt lợn tươi, cho thấy ứng dụng của nó như một thực phẩm hỗ trợ chức năng (Tran Thi Thu Tra et al., 2020) Để giải phóng các thành phần polyphenol liên kết không hòa tan, GL có thể được thực hiện bằng phương pháp lên men đồng thời với các chủng nấm men và vi khuẩn Quan sát thấy rằng quá trình lên men đã tăng cường khả năng chống oxy hóa của polyphenol hòa tan từ lá ổi (Wang Lu et al., 2017) Có thể thấy từ những thực nghiệm có thể kết luận rằng chiết xuất GL có thể xem như một vật liệu chống oxy hóa hữu ích trong ngành công nghiệp bảo quản thực phẩm và những ngành nghề khác
Các hợp chất có trong GL có thể thể hiện khả năng ức chế sự phát triển, phá vỡ và ly giải thành tế bào vi khuẩn, cản trở sự hình thành màng sinh học, ức chế sự sao chép và phiên mã DNA, cản trở việc sản xuất adenosine triphosphate (ATP), ức chế độc tố vi khuẩn và tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) Dựa vào sự hiện diện của các chất chống oxy hóa hữu cơ, vô cơ, các hợp chất chống viêm trong đó mà GL được xem là chế phẩm có đặc tính kháng khuẩn (Naseer Sumra et al, 2018) Tinh dầu chiết xuất từ GL thể hiện đặc tính kháng khuẩn mạnh, chống lại vi khuẩn
Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Streptococcus faecalis, Staphylococcus aureus và
Bacillus subtilis (Soliman Fathy M et al., 2016) Phân tích HPLC–TOF–ESI/MS của GL sau quá trình lên men đã xác nhận sự hiện diện của axit gallic, axit chlorogen, rutin, isoquercitrin, avicularin, quercitrin, kaempferol, morin và quercetin Các hợp chất này có đặc tính ức chế ergosterol, một thành phần màng tế bào nấm và glucosamine, một chất chỉ thị tăng trưởng tế bào nấm Tương tự, lượng tannin GL khi được hòa tan trong nước sẽ hoạt động như tác nhân kìm khuẩn, với các cơ chế hoạt động như cản trở quá trình phosphoryl hóa oxy hóa và ức chế enzyme ngoại bào Chúng đã được chứng minh là có tác dụng ức chế các chủng Staphylococcus tụ cầu vàng kháng kháng sinh trên lâm sàng (Das et al., 2019) Nhiều báo cáo xác định cho thấy quercetin là một trong những flavonoid chiếm ưu thế nhất của GL có hoạt tính dược lý về kháng viêm cao nhất (Hirudkar Jayshri R., et al., 2020) Các nghiên cứu tiến hành phân tích về hoạt tính kháng khuẩn của thực vật khuyến khích việc sử dụng chiết xuất GL trong điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn, các bệnh liên quan đến stress oxy hóa và điều này làm sáng tỏ thêm các hợp chất phòng ngừa từ GL
2.2.3.3 Điều trị bệnh đái tháo đường
Flavonoid và polysaccharides trong gấc đã được nghiên cứu về tác dụng của chúng trong điều trị bệnh tiểu đường Flavonoid guaijaverin và avicularin từ chiết xuất gấc đã cho thấy khả năng cải thiện đáng kể chức năng tế bào beta tuyến tụy và hình thái học tế bào gan ở chuột mắc bệnh tiểu đường (Zhu Xiaoai et al., 2020) Guaijaverin ức chế dipeptidyl-peptidase IV, liên quan đến cân bằng nồng độ glucose trong máu Avicularin ức chế tích tụ lipid nội bào bằng cách ngăn chặn sự hấp thụ glucose qua GLUT-4 Acarbose là một loại thuốc điều trị bệnh tiểu đường type 2, hoạt động như chất ức chế các hydrolase glycoside, ngăn ngừa giải phóng glucose từ carbohydrate phức tạp.
18 này khiến một số carbohydrate phức tạp được tiêu hóa không hoàn toàn vẫn còn tồn dư trong ruột, sau đó được vận chuyển đến ruột kết Hệ vi sinh vật đường ruột tiêu hóa các phần carbohydrate phức tạp gây ra các vấn đề về đường tiêu hóa như tiêu chảy và đầy hơi
Một nghiên cứu báo cáo rằng GLP (chiết xuất polysaccharide) ức chế α-glucosidase hiệu quả hơn acarbose mà không ngăn chặn đáng kể hoạt động của α-amylase (Zhang Ziling et al., 2016) Hơn nữa nghiên cứu trên chuột mắc bệnh đái tháo đường cho thấy các chiết xuất này cũng làm giảm đáng kể lượng đường trong máu lúc đói, cholesterol toàn phần, tổng lượng chất béo trung tính, protein huyết thanh glycated, creatinine và malonaldehyde mà không gây ra bất kỳ tác dụng phụ lớn nào (Luo ou et al., 2019) Vì vậy, polysaccharides trong lá ổi được sử dụng như một chất thay thế acarbose để kiểm soát bệnh đái tháo đường và cũng như một chất chống oxy hóa phụ gia thực phẩm
2.2.3.4 Các hoạt động cải thiện sức khỏe khác
Polyphenol
Polyphenol là chất chuyển hóa thứ cấp có nguồn gốc từ thực vật, có vai trò, chức năng như một hệ thống phòng thủ và mang ý nghĩa rất lớn trong việc chống lại ảnh hưởng tiêu cực của rối loạn oxy hóa trong cơ thể con người (Eghbaliferiz & Iranshahi, 2016; Cruceriu et al., 2017) Polyphenol còn được xem là nhóm chất hóa học từ thực vật lớn nhất (A.-N Li et al., 2014) GLs chứa polysaccharides, protein, lipid, tinh dầu, vitamin và khoáng chất có hoạt tính sinh học chất lượng cao Các chất chuyển hóa thứ cấp khác nhau có trong GLs bao gồm acid phenolic, flavonoid, triterpenoid, sesquiterpene, glycosides, alkaloid và saponin Các hợp chất phenolic (PCs) đóng vai trò là hợp chất hoạt tính sinh học chính cung cấp các đặc tính chống oxy hóa và hạ đường huyết cho GLs Các PCs này đóng vai trò chính trong việc quản lý các hoạt động sinh lý và chuyển hóa khác nhau trong cơ thể con người Nhìn chung, có năm glycoside quercetin có trong GLs Sự hiện diện của hai benzophenone galloyl glycoside mới (guavinosides A và B) và một quercetin galloyl glycoside (guavinoside C) (Matsuzaki et al., 2010) Mười bảy loại triterpenoid, ba mươi loại flavonoid và mười chín loại sesquiterpenoid trong GL (Jiang et al., 2020) Hơn nữa, diphenylmethane sesquiterpenoid-diphenylmethane meroterpenoid (psiguadials A và B) và psiguanin A–D (1–4) cũng được tìm thấy trong GL (Kumar et al., 2021)
Trong số các hợp chất phenolic, quercetin là một hợp chất phenolic có hoạt tính sinh học chính trong GL L Wang và cộng sự (2017) đã chiết xuất và phân tích các hợp chất phenolic từ lá ổi không lên men (NFGL) và lá ổi lên men (FGL) bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu suất cao kết hợp với phổ khối bốn cực ion hóa phun điện (HPLC–TOF–ESI/MS) Các tác giả đã báo cáo sự hiện diện của axit gallic, rutin, axit chlorogenic, avicularin, isoquercitrin, quercitrin và kaempferol trong các mẫu NFGL và FGL Trong số đó, quercetin, rutin, axit gallic, avicularin và isoquercitrin chiếm khoảng 65% tổng diện tích đỉnh trên sắc ký đồ Một nghiên cứu khác báo cáo nồng độ catechin cao hơn (2,25%) và epicatechin (1,45%), trong khi axit gallic, axit chlorogenic, quercetin, axit caffeic và epigallocatechin gallate có nồng độ thấp hơn trong chiết xuất GL (C.-W Liu et al., 2014) Ngoài ra, các hợp chất phenolic (eugenol và isoeugenol) và ancaloit (cevadine và emetine) đã được phát hiện
2.3.2 Tiềm năng hỗ trợ về tăng cường sức khỏe của polyphenol
2.3.2.1 Khả năng chống ứng kích oxy hóa
Polyphenol được xem là chất loại bỏ gốc tự do hiệu quả, cơ chế thực hiện bằng cách phá vỡ sự liên tục của chuỗi phản ứng oxy hóa lipid hoặc được xem như chất đào thải kim loại để chuyển hydroperoxide hay các chất oxy hóa kim loại thành các phân tử ổn định Đặc tính thơm từ
20 cấu trúc hóa học và hệ thống liên hợp cao với nhiều nhóm hydroxyl làm cho các hợp chất này trở thành chất cho điện tử hoặc nguyên tử hydro tốt, trung hòa các gốc tự do và các loại oxy phản ứng khác (ROS) Các hợp chất phenolic có thể ngăn chặn trực tiếp quá trình khử Fe 3+ bằng cách giảm sự hình thành các gốc OH tự do trong chuỗi phản ứng Fenton (Perron & Brumaghim, 2009) Khả năng của polyphenol nhằm tăng mức độ chống oxy hóa trong huyết thanh có thể đạt được bằng cách cải thiện hoạt động của các enzyme chống oxy hóa nội sinh, như GPx, SOD và CAT (Shen et al., 2016) Sự cải thiện hoạt động của các enzyme chống oxy hóa có thể tăng cường hệ thống phòng thủ và có lợi cho việc làm giảm ứng kích oxy hóa Tóm lại, lượng polyphenol hấp thụ là thành phần tích lũy giúp tăng cường khả năng chống oxy hóa của huyết thanh và giảm ứng kích oxy hóa bằng cách cải thiện hoạt động và biểu hiện gen của các enzyme chống oxy hóa nội sinh
Các tác dụng miễn dịch, truyền tín hiệu và chuyển hóa là những biểu hiện cho thấy có sự kết nối sinh lý giữa polyphenol và các bệnh mãn tính khác nhau Một trong những cơ chế điển hình là polyphenol có thể điều chỉnh làm giảm việc sản xuất các cytokine gây viêm và/hoặc điều chỉnh làm tăng khả năng tạo ra các phân tử chống viêm Hoạt động điều hòa cytokine của polyphenol có thể liên quan đến sự tương tác của chúng với protein tế bào, chẳng hạn như tác động lên các phân tử tín hiệu, quá trình thụ thể và các yếu tố phiên mã hay cũng có thể ảnh hưởng đến đường truyền tín hiệu (Fraga et al., 2010; García-Conesa, 2017) Ngoài ra, polyphenol có thể tương tác với axit nucleic và làm thay đổi biểu hiện protein của các phân tử có biểu hiện viêm (Pan et al., 2013)
2.3.2.3 Khả năng chống bệnh tiểu đường tuýp 2
Ngày càng có nhiều bằng chứng từ các nghiên cứu mô phỏng in vivo và in vitro chỉ ra vai trò quan trọng của polyphenol trong chế độ ăn kiêng nhằm điều trị bệnh tiểu đường loại 2 Thông qua các hình thức sử dụng hoạt tính insulin, như bảo vệ tế bào đảo tụy, giảm quá trình suy nhược của tế bào, thúc đẩy tăng sinh tế bào đảo tụy, làm giảm rối loạn oxy hóa, kích hoạt tín hiệu insulin và kích thích bài tiết insulin (Chuengsamarn et al., 2012) Các nghiên cứu dịch tễ học cũng cho thấy rằng mức tiêu flavonoid cao hơn có tương quan với nguy cơ mắc bệnh đái tháo đường type 2 thấp hơn Kết quả cho thấy rằng việc lượng anthocyanin được hấp thụ cao hơn có liên quan đến nguy cơ phát triển bệnh thấp hơn Ngoài ra, việc tiêu thụ polyphenol có thể giúp ức chế sản xuất AGE và cải thiện cân bằng nội môi glucose bằng cách giảm sự hấp thụ glucose và tăng sự hấp thu glucose của tế bào (Dall’Asta et al., 2015; Solayman et al., 2016; Turrini et al., 2017)
Sinh khả dụng của các hợp chất phenolic
Sinh khả dụng được hiểu như thước đo biểu diễn tốc độ và mức độ hấp thu được của một chất mang đặc tính sinh học Không có mối tương quan giữa số lượng polyphenol trong thực phẩm và khả dụng sinh học của chúng Khi tiếp nhận dưới dạng đường trạng thái lỏng, polyphenol sẽ xâm nhập vào máu qua niêm mạc ruột và di chuyển đến các mô trong cơ thể Sự hấp thu qua đường ruột và khả năng tiếp cận sinh học của chất dinh dưỡng này là những yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi đánh giá khả dụng sinh học của chúng (Bell, 2000; Ting et al., 2014; Dima et al., 2020)
2.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh khả dụng của hợp chất phenolic
Nhiều yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến sinh khả dụng, chẳng hạn như khả năng tiếp cận sinh học, thành phần thực phẩm, chất vận chuyển, cấu trúc phân tử và enzyme chuyển hóa,… Các phương pháp chế biến như xử lý nhiệt hay phương pháp bảo quản cũng có thể làm tăng khả dụng sinh học bằng cách tăng cường việc giải phóng polyphenol từ chất nền thực phẩm (T Wang et al., 2014) hoặc làm gia giảm tùy mục đích bằng cách đẩy nhanh quá trình phân hủy thực phẩm (D’Archivio et al., 2010) Sự tương tác giữa các thành phần như protein trong quá trình tiêu hóa cơ thể có thể làm thay đổi quá trình giải phóng các hợp chất phenolic, điều này đa phần đều làm ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng tiếp cận sinh học của chúng (Mandalari et al., 2016) Cấu trúc phân tử của polyphenol có tác động quan trọng đến sinh khả dụng, điển hình như proanthocyanin khó có thể hấp thụ so với axit phenolic vì có cấu trúc phức tạo hơn Một số yếu tố khác có thể kể đến như hệ tiêu hóa, thời gian vận chuyển polyphenol trong ruột và hoạt lực của enzyme Thời gian lưu giữ lâu hơn tại ruột non dẫn đến sự thoái hóa anthocyanin nhiều hơn nhưng thời gian lưu giữ lâu hơn trong dạ dày lại có thể khiến sự giải phóng nhiều hơn (D’Archivio et al., 2010) Yếu tố về tần suất tiêu thụ polyphenol cũng có thể làm thay đổi tính hiển thị của protein vận chuyển hoặc các enzyme chuyển hóa có liên quan đến chuyển hóa polyphenol trong cơ thể người (Redan et al., 2017)
2.4.2 Phương pháp tiềm năng nhằm cải thiện sinh khả dụng của các hợp chất phenolic
Quá trình lên men đã được sử dụng rộng rãi để chế biến thực phẩm giàu polyphenol trong nhiều thế kỷ, điển hình như trong sản xuất rượu vang Quá trình lên men không chỉ làm tăng thêm hương vị cho thực phẩm mà còn làm thay đổi các thành phần thực phẩm bao gồm các hợp chất phenolic Vi khuẩn axit lactic thường được sử dụng trong quá trình lên men với mục đích như thế (Septembre-Malaterre et al., 2018) Một số vi khuẩn axit lactic chẳng hạn như Lactobacillus plantarum có thể chuyển hóa các hợp chất phenolic khiến tăng khả dụng sinh học một cách cao hơn (Filannino et al., 2015) Quan sát thấy rằng quá trình lên men với vi khuẩn axit lactic làm tăng mức độ axit phenolic tự do trong hạt lúa mạch nguyên hạt và cải thiện sinh khả dụng sinh học của
22 chúng (Hole et al., 2012) Sự gia tăng này có thể đến từ sự giải phóng các axit phenolic ở dạng liên kết do hoạt động cùa enzyme esterase của vi khuẩn axit lactic Ngoài vi khuẩn axit lactic, các vi sinh vật lên men khác có thể có khả năng làm thay đổi khả dụng sinh học của các hợp chất phenolic (J Z Wang et al., 2012) đã chứng minh rằng quá trình lên men bằng nấm men (Saccharomyces cerevisiae bayanus EC 118) đã tăng cường hoạt động chống viêm của nước ép maqui berry bằng cách cải thiện khả năng ức chế sự biểu hiện của iNOS và COX-2 trong dòng tế bào đại thực bào (RAW264.7) Mặc dù sự giải phóng các phenolic liên kết khỏi chất nền và sự biến đổi sinh học của các hợp chất phenolic thành cấu trúc đơn giản thường tăng sau quá trình lên men, nhưng một số nghiên cứu đã báo cáo có sự giảm tỷ lệ sinh khả dụng phenolic sau quá trình tiêu hóa mô hình in vitro Quan sát này phù hợp với nghiên cứu về gạo lứt của Khan và cộng sự, trong đó quá trình lên men bằng cách đồng nuôi cấy S cerevisiae, L plantarum và L fermentum đã làm giảm tỷ lệ phenolic khả dụng sinh học sau quá trình tiêu hóa qua đường miệng và dạ dày trong ống nghiệm, mặc dù sở hữu tổng lượng phenolic gấp đôi so với mẫu gạo không lên men Một số nghiên cứu trên người và động vật đã trình bày chi tiết về ảnh hưởng của việc tiêu thụ thực phẩm lên men đến sinh khả dụng của phenol Chỉ có 0.35% và 0.18% chất chuyển hóa flavonoid được tìm thấy từ nước tiểu của con người trong vòng năm giờ sau khi uống trà rooibos không lên men và lên men (Stalmach, et al., 2009) Điều này ngụ ý xác định khả dụng sinh học cực kỳ hạn chế của aspalathin (flavonoid C-glucosyl chính trong rooibos) trong ruột non và tác động tiêu cực của quá trình lên men đã ảnh hưởng lên chúng
Tóm lại, quá trình lên men có thể làm tăng khả dụng sinh học của polyphenol trong chế độ ăn uống bằng cách thay đổi cấu trúc, tạo ra nhiều chất chuyển hóa khả dụng sinh học hơn hoặc tăng khả năng giải phóng các hợp chất phenolic dạng liên kết Mặc dù quá trình lên men dường như có khả năng cải thiện khả dụng sinh học của phenolic từ thực phẩm, tuy nhiên một số thực nghiệm vẫn tìm ra những biến đổi tăng giảm không ổn định, điều này còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Các nghiên cứu đến thời điểm hiện tại liên quan đến tác động của quá trình lên men ảnh hưởng đến khả dụng sinh học của các hợp chất phenolic còn hạn chế Vì thế cần có thêm các nghiên cứu in vivo hoặc in vitro để phân tích, đặc biệt là sự ảnh hưởng của các vi sinh vật cụ thể được sử dụng và chất nền thực phẩm
2.5 Tổng quan về vi bao
Vi bao là một công nghệ tiên tiến sử dụng vật liệu polymer hoặc phi polymer phủ lên các thành phần thực phẩm hoặc dược phẩm, tạo ra khả năng giải phóng có kiểm soát để bảo vệ các thành phần này trong quá trình chế biến và bảo quản.
23 kiểm soát trong các điều kiện cụ thể ((Choudhury et al., 2021) Vi bao là một quá trình trong đó chất rắn, chất lỏng hoặc khí được bao quanh bởi một màng hoặc ma trận (Desai & Jin Park, 2005); (Suri et al., 2013) Vật liệu được bao phủ được gọi là vật liệu cốt lõi, hoạt động, lấp đầy, pha bên trong hoặc tải trọng Vật liệu phủ được gọi là viên nang, màng, chất mang hoặc vỏ (F Gibbs, 1999) Vi nang hoạt động như một rào cản để kiểm soát việc giải phóng, độ hòa tan và điều hòa khả dụng sinh học, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý và vận chuyển, đồng thời cũng có thể sử dụng nhằm che giấu các hương vị và mùi khó chịu (Dias et al., 2015); (Đorđević et al., 2015) Vi nang thường có đường kính từ 0,2 đến 5000 μm và bao gồm một lớp bao bọc hoặc vật liệu thành bao bọc lõi chứa hoạt chất Kích thước hạt cuối cùng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như phương pháp xử lý và bản chất của vật liệu bao bọc (Oxley, 2014) Tất cả các kỹ thuật vi nang được hình thành bởi ba quá trình chính trên một thang thời gian: Đầu tiên là việc hình thành một bức lớp vỏ chắc chắn xung quanh lõi vật chất; trong quá trình thứ hai, được hiểu là việc giữ các vật liệu cốt lõi còn nguyên vẹn bên trong để tránh bất kỳ sự giải phóng nào của và ở bước cuối cùng, người ta mong đợi rằng các vật liệu cốt lõi sẽ được giải phóng sau vào đúng thời điểm và ở tỷ lệ chính xác (Mishra, 2015)
Vi bao là công nghệ đóng vai trò như một công cụ bảo vệ các chất dinh dưỡng nhạy cảm và đắt tiền (Meyer et al., 1998), bằng cách cung cấp cho chúng một lớp màng bảo vệ, cho phép chúng được giải phóng tại một vị trí cụ thể, tại một thời điểm cụ thể và trong các điều kiện cụ thể Trong những năm gần đây, các công thức thực phẩm phức tạp đã được chứng minh trong ngành công nghiệp thực phẩm như sử dụng một số hương vị dễ bay hơi trong hỗn hợp ăn liền, axit béo trong các sản phẩm từ sữa, rất dễ bị tự oxy hóa Ở đây, vi bao có thể đến để giải cứu (Gharsallaoui et al., 2011); (Khan et al., 2011) Một số lượng lớn các kỹ thuật vi bao bao gồm làm lạnh phun, làm mát phun, phủ lớp sôi, bẫy liposome, đùn, sấy đông và đông tụ
Bảo vệ các hợp chất: Các hợp chất hoạt tính sinh học khác nhau, chẳng hạn như acid béo omega-3 và omega-6, vitamin, hợp chất phenolic và carotenoid hiện đang được sử dụng rộng rãi để phát triển các sản phẩm có nhiều đặc tính chức năng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng Tuy nhiên, các hợp chất như vậy rất không ổn định trong một số điều kiện ánh sáng, nhiệt độ, độ pH và điều kiện có oxy Do đó, vi bao các hợp chất như vậy là một phương thức bảo vệ chúng khỏi những điều kiện khắc nghiệt trong quá trình chế biến thực phẩm Một số thành phần thực phẩm được bao bọc rộng rãi bao gồm các chất tạo hương vị, lipid, chất chống oxy hóa, tinh dầu, sắc tố, vi khuẩn probiotic và vitamin khác nhau (Azeredo, 2005 ) Các vật liệu phủ khác nhau được sử dụng tùy thuộc vào đặc tính lưu biến, khả năng phân tán và ổn định hợp chất hoạt
Các vật liệu phủ được sử dụng trong công nghệ đóng gói bao gồm carbohydrate (tinh bột, maltodextrin, tinh bột biến tính, cyclodextrin, cellulose), lipid (sáp, parafin, sáp ong, diacylglycerol), gôm (gôm acacia, agar, carrageenan) và protein (gluten, casein, gelatin) Các vật liệu này có 24 động, tính trơ đối với hợp chất hoạt động và khả năng giữ hợp chất hoạt động đúng cách (Arenas-Jal et al., 2020).
Cải thiện số lượng chất được bao bọc được giải phóng: Có nghĩa là các thành phần này được cung cấp hoàn toàn khi chúng được giải phóng có kiểm soát và điều này dựa trên việc lựa chọn vật liệu phủ phù hợp để đóng gói (González-Ferrero et al., 2018) đã sử dụng vật liệu phủ gốc protein đậu nành để cải thiện khả năng cung cấp men vi sinh trong ruột Ý tưởng là nghiên cứu hiệu quả của vật liệu phủ gốc protein đậu nành trong việc bảo vệ men vi sinh khỏi các điều kiện căng thẳng như độ pH thấp và enzyme của dịch dạ dày mô phỏng Hai chủng khác nhau đã được chọn để tiến hành vi bao, cụ thể là Lactobacillus plantarum CECT 220 và Lactobacillus casei CECT 475 Khả năng sống của các chủng đã được nghiên cứu trong điều kiện đường tiêu hóa trong ống nghiệm và người ta thấy rằng protein đậu nành cô đặc có hiệu quả trong việc tăng cường khả năng sống của các chủng men vi sinh và bảo vệ chúng khỏi dịch tiêu hóa (Arenas-Jal et al., 2020)
Vị trí giải phóng thích hợp: Các thành phần chức năng được bao bọc như một số loại vitamin, hương vị hoặc tinh dầu khi kết hợp vào thực phẩm chỉ quan trọng khi chúng được giải phóng tại một vị trí cụ thể trong cơ thể hoặc tại một thời điểm cụ thể Ví dụ, hương vị được bao bọc trong kẹo cao su chỉ được giải phóng khi kẹo cao su được nhai Về vấn đề này, loại vật liệu vỏ được sử dụng đóng một vai trò quan trọng Có nhiều cơ chế khác nhau mà các thành phần được bao bọc có thể được giải phóng khỏi viên nang Chúng bao gồm cơ chế giải phóng đột ngột, về cơ bản được sử dụng trong trường hợp men vi sinh được bao bọc, phân hủy nhiệt, trong đó vật liệu phủ bị phân hủy ở nhiệt độ cụ thể và lõi được giải phóng và một số cơ chế khác
Che giấu mùi vị và mùi gây khó chịu: Vi bao giúp tăng cường chất lượng cảm quan bằng cách che giấu mùi vị, mùi thơm và hương vị khó chịu; ngoài ra, nó còn tăng cường an toàn thực phẩm bằng cách ức chế sự phát triển của vi khuẩn (Hasanvand et al., 2015)) Ví dụ, dầu cá và một số hợp chất có vị đắng đều có thể được sử dụng trong thực phẩm mà không làm cho thực phẩm có mùi và vị khó chịu, tất cả là nhờ vi bao (Breternitz et al., 2017) trong nghiên cứu của họ đã chỉ ra rằng vị đắng của thủy phân protein trai có thể được che giấu thành công bằng cách bao bọc nó bằng cách sấy phun sử dụng tinh bột biến tính và maltodextrin làm chất mang Tương tự như vậy, mùi và vị khó chịu của isoflavone được che giấu bằng cách bao bọc chúng bằng maltodextrin và inulin (Wyspiańska et al., 2019)
2.5.3 Ứng dụng của vi bao
2.5.3.1 Các vi bao chứa chất kháng khuẩn
Vi bao có thể cải thiện độ ổn định và khả năng ứng dụng của chúng để chúng có thể sử dụng trong nhiều sản phẩm thịt khác nhau Bằng cách vi nang hóa dầu đinh hương trong beta- cyclodextrin và tinh bột, tác dụng diệt nấm của nó được tăng cường 0,08% (Y.-F Wang et al., 2018) Lợi ích của việc vi nang hóa không chỉ giới hạn ở polyphenol và chiết xuất từ trái cây, vỏ hoặc hạt trái cây mà còn mở rộng sang các peptit kháng khuẩn như nisin, có vi nang hóa làm giảm sự phát triển của Listeria monocytogenes tới 75% so với đối chứng và hiệu quả hơn 50% so với nisin không có vi nang hóa khi tiêm 10 3 CFU/g Listeria vào giăm bông (Huq et al., 2014) Việc đưa vi khuẩn vào các vi nang không chỉ được sử dụng riêng cho mục đích tạo ra các sản phẩm chức năng mà còn để ức chế sự phát triển của các vi sinh vật khác và làm nguồn chất bảo quản Ví dụ như trường hợp của vi khuẩn Bifidobacterium animalis và Lactobacillus acidophilus trong pho mát, chúng ức chế sự phát triển của nấm như Aspergillus niger trong pho mát feta trong 45 ngày bảo quản; hiệu ứng này được tăng cường khi chúng được bao bọc trong natri alginat, giúp tăng số lượng tế bào vi khuẩn sống cuối cùng khoảng 0,1 log CFU trong quá trình bảo quản (Moghanjougi et al., 2019)
2.5.3.2 Các vi bao chứa chất chống oxy hóa
Chất chống oxy hóa là hợp chất làm chậm quá trình oxy hóa protein và lipid bằng cách thêm các nguyên tử hydro hoặc electron hoặc loại bỏ các nguyên tử oxy, ví dụ như enzyme và polyphenol Vi nang hóa kéo dài hiệu quả và độ ổn định của polyphenol, điều này đã được minh họa trong ứng dụng vi nang nhũ hóa polyphenol từ dâu tằm với gôm Ả Rập trong lát thịt lợn băm khô (8,5%), ngoài việc làm giảm phản ứng oxy hóa, còn cải thiện màu sắc so với polyphenol dâu tằm không được vi nang hóa, cho thấy anthocyanin và các hợp chất khác trong chiết xuất được bảo vệ khỏi ánh sáng và xử lý nhiệt mà chúng phải chịu trong quá trình chế biến thịt (Xu et al., 2018)Nhiều kỹ thuật bảo quản thực phẩm đang phát triển nhanh chóng, bao gồm các phương pháp xử lý không nhiệt như xử lý áp suất cao, có thể đẩy nhanh quá trình oxy hóa trong thịt Người ta đã quan sát thấy rằng việc bổ sung chất chống oxy hóa ngăn ngừa hoặc làm chậm quá trình này; nếu được bao nang, chúng mang lại hiệu quả chống oxy hóa tốt hơn (Calderón-Oliver & Ponce-Alquicira, 2022)
Tổng quan về tiêu hóa in vitro
Tiêu hóa thức ăn là một quá trình phức tạp trong đó có sự tham gia của nhiều yếu tố và điều đó thực sự đã thu hút sự quan tâm của ngành công nghiệp thực phẩm vì có mối quan hệ ngày càng tăng giữa thực phẩm và sức khỏe và do đó làm giảm sự phát triển của một số bệnh mãn tính (Bornhorst et al., 2016) Trong quá trình tiêu hóa của con người, thức ăn ăn vào sẽ được phân hủy thành các chất dinh dưỡng được cơ thể sử dụng để cung cấp năng lượng, tăng trưởng và sửa chữa tế bào Tiêu hóa thức ăn bao hàm hai quá trình chính xảy ra đồng thời: biến đổi cơ học, theo đó những miếng thức ăn lớn hơn được chia thành những miếng nhỏ hơn, bắt đầu từ miệng và tiếp tục vào dạ dày, ở đây xảy ra nhiều thay đổi về sự chuyển hóa enzyme, trong đó một số enzyme khác nhau phân hủy các đại phân tử thành các phân tử nhỏ hơn có thể hấp thụ vào máu, bắt đầu từ miệng và tiếp tục đi vào ruột (Marie et al., 2014)(Guerra et al., 2012) Một số cơ quan, hormone và kích thích thần kinh có liên quan đến quá trình tiêu hóa Gan và tuyến tụy cũng đóng vai trò quan trọng trong hệ tiêu hóa do chức năng tiết ra các enzyme thủy phân và muối mật (Minekus et al., 2014) Để mô phỏng quá trình tiêu hóa thức ăn trong đường tiêu hóa (GI), nhiều mô hình tiêu hóa trong ống nghiệm đã được phát triển Các mô hình này thay đổi từ hệ thống đơn giản, một ngăn đến các thiết lập phức tạp hơn với nhiều ngăn và đặc điểm động Các mô hình trong ống nghiệm chủ yếu được sử dụng để phân tích những thay đổi về cấu trúc và giải phóng các thành phần thức ăn trong quá trình tiêu hóa trong các môi trường mô phỏng đường tiêu hóa khác nhau (Kiran et al., 2023)
2.6.2 Khả năng tiếp cận sinh học và tính hiệu quả của mô hình tiêu hóa in vitro
Những biến đổi lý hóa của thực phẩm trong quá trình tiêu hóa cùng với các yếu tố khác nhau có thể tác động đến khả năng tiếp cận sinh học (lượng hợp chất được giải phóng khỏi thực phẩm và hòa tan để hấp thụ vào hệ tuần hoàn), khả dụng sinh học (tổng lượng hợp chất được giải phóng, hấp thụ và đi vào máu, sau đó được vận chuyển đến các mô cơ thể) và khả năng tiêu hóa (tỷ lệ các thành phần thực phẩm được chuyển hóa thành dạng có thể tiếp cận thông qua các quá trình vật lý và hóa học) Những thông tin này rất hữu ích trong thiết kế thực phẩm chức năng, tối đa hóa lợi ích sức khỏe của các hợp chất hoạt tính sinh học, đồng thời thiết lập chế độ ăn uống khuyến nghị và điều kiện chế biến phù hợp.
Kiểm tra tính hiệu quả của thực phẩm hoặc hệ thống phân phối mới được phát triển phụ thuộc vào sự sẵn có của các mô hình tiêu hóa mô phỏng chính xác các sự kiện sinh lý và hóa lý phức tạp xảy ra trong đường tiêu hóa của con người (S J Hur et al., 2011) Các phương pháp cho ăn in vivo, sử dụng làm mô hình động vật hoặc con người, thường mang lại kết quả chính xác nhất và như đã đề cập, (Marcano et al., 2015) vẫn được coi là “tiêu chuẩn vàng” cho các câu hỏi xác định liên quan đến chế độ ăn uống, nhưng thật không may, phân tích quá trình nhiều giai đoạn phức tạp xảy ra trong quá trình tiêu hóa của con người hoặc động vật là khó khăn về mặt kỹ thuật, tốn kém và bị hạn chế bởi các vấn đề đạo đức khi có liên quan đến các chất có hại (Augustin et al., 2014); (Minekus et al., 2014) Do đó, nhu cầu sử dụng các mô hình in vitro mô phỏng chặt chẽ các quá trình sinh lý xảy ra trong quá trình tiêu hóa của con người là thực sự cần thiết (Minekus et al., 2014), có tính đến một số yếu tố như sự xuất hiện và nồng độ của các enzym tiêu hóa, độ pH các giá trị trong giai đoạn dạ dày và ruột, thời gian tiêu hóa và nồng độ muối, cùng các yếu tố khác (Marcano et al., 2015) Những mô hình như vậy phải linh hoạt, chính xác và có thể tái tạo Tính đến thời điểm hiện tại, các mô hình tiêu hóa trong ống nghiệm cung cấp một giải pháp thay thế hữu ích cho mô hình động vật và con người bằng cách sàng lọc nhanh chóng các thành phần thực phẩm (S Hur et al., 2013) Như Coles và cộng sự (2005b) đã đề cập, kỹ thuật tiêu hóa in vitro hoàn hảo sẽ cung cấp kết quả chính xác trong thời gian ngắn và do đó có thể giúp ích như một công cụ để phân tích nhanh các loại thực phẩm hoặc mô hình thực phẩm có thành phần khác nhau và các cấu trúc Tuy nhiên, tại thời điểm này, bất kỳ phương pháp in vitro nào chắc chắn sẽ không đạt được độ chính xác có thể đạt được bằng cách nghiên cứu thực phẩm in vivo, về cơ bản là do sự phức tạp vốn có của quá trình tiêu hóa (Coles et al., 2005b); (S J Hur et al., 2011)
2.6.3 Phân loại các mô hình tiêu hóa
Có một số cách nghiên cứu quá trình tiêu hóa đường tiêu hóa trong ống nghiệm đã được phân loại thành các phương pháp tĩnh, động và bán động (Brodkorb et al., 2019)
• Mô hình tĩnh: Là phương pháp đơn giản nhất trong các phương pháp in vitro và bao gồm hầu hết ba giai đoạn: Ở miệng, dạ dày và ruột, mô phỏng các điều kiện về enzyme, chất điện giải, pH, nhiệt độ và muối mật Các phương pháp này thường được thực hiện trong bình, vì vậy chúng dễ sử dụng trong hầu hết các phòng thí nghiệm (Alegría et al., 2015); (Xavier & Mariutti, 2021)
• Mô hình động: Tập trung đến dòng thức ăn đi vào từng phần của đường tiêu hóa (GI), độ pH, quá trình bổ sung dần dần các enzyme và dịch dạ dày, quá trình làm rỗng dạ dày liên tục và nhu động ruột, cùng với các quá trình khác trong quá trình tiêu hóa, để mô phỏng Các mô hình này tái tạo chặt chẽ các điều kiện bên trong cơ thể con người, đồng thời giống
28 với các chuyển đổi cơ học và enzyme (Brodkorb et al., 2019)(Thuenemann, 2015) Tuy nhiên, cho đến nay, có rất ít nghiên cứu với loại mô hình này được thực hiện (Q Guo et al., 2014); (Egger et al., 2019); H Li et al., 2021; L Guo et al., 2022) Các mô hình động này tương đối phức tạp và tốn kém, cả về lắp đặt và bảo trì, vì chúng đòi hỏi khối lượng lớn thuốc thử và thiết bị (Xavier & Mariutti, 2021)
• Mô hình bán động: Mô hình này dựa trên mô hình tĩnh chuẩn hóa nhưng bao gồm các khía cạnh động học quan trọng liên quan đến giai đoạn dạ dày, như những thay đổi dần dần về độ pH, tiết dịch và thoát dịch và enzyme liên tục, khiến mô hình này có liên quan hơn về mặt sinh lý so với mô hình tĩnh (Hu et al., 2013); (Mulet-Cabero et al., 2020)
2.6.4 Ứng dụng tiêu hóa in vitro
Số lượng nghiên cứu lớn nhất tập trung vào hoạt động của các chất dinh dưỡng đa lượng (chủ yếu là protein) và thuốc trong quá trình tiêu hóa (Lucas-González et al., 2018) Tuy nhiên, trong thập kỷ qua (2006-2016), các lĩnh vực ứng dụng mới đã xuất hiện, trong đó có ba lĩnh vực phù hợp nhất là: ảnh hưởng của quá trình tiêu hóa đến khả năng tiếp cận sinh học và hoạt tính chống oxy hóa của chúng, mặc dù hầu hết các trường hợp, mục tiêu là tác động cụ thể của nền thực phẩm (chủ yếu là chất xơ trong thực vật) lên các đặc tính này; và ảnh hưởng của quá trình phân hủy đến tính toàn vẹn của lớp phủ (chủ yếu là tập trung vào hệ thống phân phối nano) của các hợp chất hoạt tính sinh học (Lucas-González et al., 2018)
Trong ngành thực phẩm, sữa và các sản phẩm từ sữa chứa nước, protein, lipid, carbohydrate, vitamin và khoáng chất, góp phần mang lại tác dụng dinh dưỡng và sức khỏe (Christian et al., 2021) Tiêu hóa in vitro chủ yếu được sử dụng để mô tả quá trình tiêu hóa protein khi chúng đi qua đường tiêu hóa của con người (Sensoy, 2021) Hoặc đối với đối tượng khác như trứng, là thực phẩm giàu chất dinh dưỡng có chứa hàm lượng nước, chất béo, protein, vitamin và khoáng chất đáng kể Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các chất dinh dưỡng đa lượng trong trứng rất dễ tiêu hóa, đặc biệt là sau khi nấu, điều này một phần là do các enzyme tiêu hóa có thể dễ dàng tiếp cận chuỗi polypeptide hơn khi protein của trứng được làm nóng trên nhiệt độ biến tính nhiệt và mở ra (Evenepoel et al., 1998) Nghiên cứu quá trình tiêu hóa protein lòng trắng trứng và xác định cấu hình peptide và axit amin được hình thành sau khi tiêu hóa Ví dụ, một nghiên cứu gần đây đã báo cáo dữ liệu peptid của lòng trắng trứng sau khi mô phỏng quá trình tiêu hóa ở dạ dày và ruột (Santos Hernández et al., 2020) Những đối tượng nghiên cứu khác có thể kể đến như thực phẩm từ thịt, rau quả, củ,…
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Các công trình nghiên cứu kết hợp sản phẩm Kefir với bột vi bao, cao chiết từ lá ổi ở Việt Nam chưa từng được công bố trước đây Cây ổi dại mọc tự nhiên rộng rãi ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, đặc biệt ở vùng khí hậu khô, chủ yếu lá ổi dại đã được người dân địa phương sử dụng theo các phương pháp thuốc sắt, truyền, đun sôi để kiểm soát bệnh tiêu chảy, điều trị các vấn đề về dạ dày và điều hòa lượng đường trong máu ở bệnh nhân đái tháo đường
Hiện nay, nhiều công trình nghiên cứu ở Việt Nam sử dụng phương pháp sấy khô để trích ly polyphenol từ lá ổi Vì theo Quang-Vinh Nguyen và công sự (2022), cho thấy sấy khô là một kỹ thuật quan trọng để giảm độ ẩm trong nguyên liệu tươi vì nó ngăn chặn những thay đổi sinh hóa, ức chế hoạt động của vi sinh vật, bảo quản các hợp chất hóa học thực vật, kéo dài thời hạn sử dụng của nguyên liệu tươi và giảm thiểu chi phí đóng gói và vận chuyển Ngoài ra, sấy khô còn làm thay đổi cấu trúc vi mô vật lý của mô thực vật dẫn đến tăng năng suất chiết xuất
Theo Đái Thị Xuân Trang và cộng sự (2012), có thể điều trị tăng đường huyết sau ăn bằng cách ức chế α-amylase và α-glucosidase ở ruột Tiềm năng chống tiểu đường của lá ổi bằng cách xác định hoạt động chống tăng đường huyết sau ăn của chúng trong cơ thể sống và trong ống nghiệm Chiết xuất etanol của lá ổi đã được thử nghiệm bằng đường uống ở liều 400 mg/kg trọng lượng cơ thể để đánh giá tác dụng hạ đường huyết ở chuột tiểu đường được gây ra bởi monohydrate alloxan và nomal Kết quả chứng minh rằng chuột tiểu đường được điều trị bằng chiết xuất từ cây này cho thấy lượng đường trong máu giảm đáng kể (P