ẢNH HƯỞNG CỦA ACID ASCORBIC LÊN TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA βCAROTENE VÀ CAPSANTHIN TRONG ỚT BỘT. Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển về mặt vật chất lẫn tinh thần. Khi đời sống được nâng cao, con người ngày càng quan tâm hơn đến sức khỏe của mình. Do đó, những thực phẩm chiêt xuất từ thiên nhiên đang ngày càng được nghiên cứu và phát triển.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM MÔN: CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG CNTP - - - - - - ĐỀ TÀI: ẢNH HƯỞNG CỦA ACID ASCORBIC LÊN TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA β-CAROTENE VÀ CAPSANTHIN TRONG ỚT BỘT (Capsicum annuum) GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG SVTH: Nhóm 11 1. Ngô Thị Quỳnh Anh 11116002 2. Nguyễn Thanh Trà My 11116040 3. Đặng Diệp Thảo 11116059 4. Lưu Thị Thu Thủy 11116064 TP Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2013 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 TÓM TẮT 2 1. Giới thiệu 2 2. Vật liệu và phương pháp 4 2.1. Thí nghiệm quy trình tồn trữ 4 2.2. Phương pháp tách chiết 4 2.3. Thực hiện sự phân tách RP-HPLC và đánh giá dữ liệu 4 3. Kết quả và thảo luận 5 • NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN: Các quá trình cơ bản trong CNTP GVHD: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển về mặt vật chất lẫn tinh thần. Khi đời sống được nâng cao, con người ngày càng quan tâm hơn đến sức khỏe của mình. Do đó, những thực phẩm chiêt xuất từ thiên nhiên đang ngày càng được nghiên cứu và phát triển. Trong đó, việc ứng dụng các thành tựu khoa học vào ngành công nghệ thực phẩm đóng vai trò quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Hiện nay, có rất nhiều chất được chiết xuất từ thiên nhiên đã được ứng dụng rộng rãi vào đời sống. Một trong những ứng dụng đó là việc chiết xuất màu carotenoid từ quả ớt. Ớt chứa một danh sách ấn tượng các hợp chất hóa học được biết đến là có tính chất phòng bệnh và tăng cường sức khỏe. Ớt là một loại gia vị vô cùng quen thuộc trong đời sống của người Việt. Ớt thường được chế biến thành dạng bột ớt. Tuy nhiên, ít có nghiên cứu lớn nào về ớt ở Việt Nam. Ớt chứa một hỗn hợp alkaloid có ích cho sức khỏe, capsanthin mang lại vị cay hăng mạnh mẽ. Các nghiên cứu thí nghiệm trước đây cho thấy capsanthin có các tính chất kháng khuẩn, chống ung thư, giảm đau và chống tiểu đường. Nó còn được phát hiện là làm giảm mức cholesterol ở các cá thể béo phì. Còn β-carotene là tiền chất của vitamin với các khả năng tuyệt vời trong việc giúp tăng sức đề kháng, phòng ngừa các bệnh về mắt. Tuy nhiên, các hợp chất β-carotene và capsanthin trong bột ớt dễ bị oxi hóa dưới ảnh hưởng của các điều kiện môt trường trong quá trình tồn trữ. Trong thực phẩm về phụ gia, acid ascorbic được biết đến như là một chất chống oxi hóa. Các yếu tố về thời gian tồn trữ, ánh sáng cũng như nồng độ của acid ascorbic ảnh hưởng rất lớn đến nồng độ của β-carotene và capsanthin trong bột ớt. Vì vậy mà các nhà khoa học đã nghiên cứu về ảnh hưởng của nó lên tính ổn định của β-carotene và capsanthin trong bột ớt. Rất cám ơn sự giúp đỡ của cô Đặng Thị Ngọc Dung đã giúp sinh viên chúng tôi tiếp cận với bài báo khoa học “Effect of ascorbic acid on the stability of β -carotene and capsanthin in paprika (Capsicum annuum) powder”. Dựa trên bài báo, chúng tôi xin dịch lại và trình bày đề tài “Ảnh hưởng của acid ascorbic lên tính ổn định của β-carotene và capsanthin trong bột ớt” nhằm giúp mọi người hiểu thêm về các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của β-carotene và capsanthin, phương pháp chiết được chất màu, việc sử dụng phương trình hồi quy tuyến tính từng bước Mong nhận được ý kiến đóng góp từ thầy cô và các bạn. Xin chân thành cám ơn. Nhóm 11 Trang 1 Các quá trình cơ bản trong CNTP GVHD: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung TÓM TẮT: Các nhà khoa học đã làm sáng tỏ được ảnh hưởng của acid ascorbic, ánh sáng, thời gian tồn trữ đến sự ổn định của các sắc tố β-carotene và capsanthin có trong bột ớt đỏ (Capsicum annuum) bằng việc xác định nồng độ của các sắc tố trong những mẫu đã được xử lý với nhiều nồng độ acid ascorbic khác nhau. Để xác định nồng độ các sắc tố sau nhiều thời gian tồn trữ khác nhau, người ta sử dụng phương pháp sắc ký lỏng nâng cao. Sự phụ thuộc của nồng độ các sắc tố vào nồng độ acid ascorbic, sự có mặt của ánh sáng và thời gian tồn trữ được đánh giá bằng phép phân tích hồi quy từng bước. Nồng độ các sắc tố giảm khi thời gian tồn trữ càng dài và tăng lên với nồng độ acid ascorbic càng cao. β-carotene bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi thời gian tồn trữ và nồng độ acid ascorbic so với capsanthin. Sự tương tác giữa những ảnh hưởng của ánh sáng với thời gian tồn trữ và ánh sáng với nồng độ acid ascorbic được nghiên cứu đến. 1. Giới thiệu : Giá trị thương mại của trái ớt đỏ (Capsicum annuum), nhựa dầu, ớt bột phụ thuộc đáng kể vào màu đỏ đặc trưng của sản phẩm. Sắc tố carotenoid tạo màu cho ớt đỏ là tetraterpenes có trong nhiều loại thực phẩm khác nhau. Các sản phẩm thực phẩm này mang lại nhiều lợi sinh học và dinh dưỡng. Bởi vì hệ thống liên kết đôi dễ bị phá hủy nên carotenoids dễ bị oxy hóa; vì vậy, chúng là những tác nhân hiệu quả chống lại sự oxy hóa bằng ánh sáng. Ngoài ra, nhiều nhà khoa học còn cho rằng carotenoid đóng vai trò ngăn ngừa loét, các loại ung thư khác nhau như tuyến tiền liệt và ung thư phổi. Các nhà nghiên cứu đã nhiều lần chứng minh rằng carotenoids có sự ổn định rõ rệt trong môi trường tự nhiên của chúng, nhưng chúng trở nên nhạy cảm với ánh sáng và nhiệt độ và có thể dễ dàng bị phân hủy trong thời gian tồn trữ sau khi thu hoạch. Bởi vì tầm quan trọng thương mại và vai trò to lớn trong chăm sóc sức khỏe nhiều nhà khoa học đã cố gắng xác định các thông số môi trường ảnh hưởng đến sự phân hủy của các sắc tố carotenoid và nghiên cứu các phụ gia thực phẩm ức chế sự phân hủy hoặc giảm tỷ lệ phân hủy. Vì vậy, việc giảm glutathione bị khử và hydroxypropyl-β-cyclodextrin được báo cáo gần đây. Để kiểm soát sự Nhóm 11 Trang 2 Các quá trình cơ bản trong CNTP GVHD: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung phân hủy màu của ớt bột trong quá trình tồn trữ, acid ascorbic (AsA) (một chất chống oxy hóa phá hủy các liên kết) đã được thêm vào ớt bột. AsA khử hydroxyperoxides lipid thành rượu để ức chế sự sản sinh của các gốc tự do và bảo vệ khả năngchống oxy hóa của -tocopherol. Bởi vì tỉ lệ phân hủy của từng sắc tố riêng lẻ thì khác biệt nhau đáng kể nên thông tin chính xác về thành phần sắc tố là rất quan trọng đối với việc xác định chính xác thời hạn sử dụng và sự đánh giá giá trị dinh dưỡng của thực phẩm trong những điều kiện tồn trữ. Thành phần các sắc tố carotenoid trong ớt rất phức tạp, hàm lượng của từng sắc tố riêng biệt tùy thuộc phương pháp phân tích. Phương pháp sắc ký lỏng nâng cao (HPLC) chủ yếu là HPLC pha đảo (RP) là phương pháp phân tích các sắc tố carotenoid hiệu quả . Hình 1: Công thức hóa học của β-carotene và capsanthin. Mục đích của việc nghiên cứu này là trích ly và tính toán định lượng β-carotene và capsanthin (cấu trúc hóa học được thể hiện trong hình1) trong ớt bột và giải thích các ảnh hưởng của ánh sáng, thời gian tồn trữ và nồng độ của AsA đến tốc độ phân hủy. Việc lựa chọn β-carotene và capsanthin là sắc tố mẫu phân tích cho thấy chúng có hàm lượng đáng kể trong hỗn hợp sắc tố đặc trưng của ớt đỏ. Bởi vì việc bảo quản β-carotene và capsanthin trong thời gian tồn trữ không chỉ là vấn đề thuộc về thương mại mà nó có thể góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng của mỗi sản phẩm chứa các hợp chất này nên các nghiên cứu về liên quan tới xác định tốc độ phân hủy Nhóm 11 Trang 3 Các quá trình cơ bản trong CNTP GVHD: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung của chúng rất được quan tâm. Hiện tượng tương trợ hoặc đối lập đồng bộ của hiệu ứng ánh sáng, thời gian tồn trữ và nồng độ AsA chưa được nghiên cứu chi tiết. 2. Vật liệu và phương pháp: 2.1. Thí nghiệm quy trình tồn trữ: Trái ớt đỏ tươi (Capsicum annuum) được mua tại chợ địa phương ở Oeiras (Bồ Đào Nha). Người ta rửa sạch, làm ráo nước, loại bỏ cuống và bầu hạt, sau đó cắt phần thịt quả còn lại thành những miếng nhỏ khoảng 1x1 cm rồi đem sấy khô ở 55 o C trong 2 ngày. Sau khi sấy khô, phần vỏ được xay và cho đi qua 1 cái rây có 35 lỗ rây. Trộn phần thịt quả với ascorbic acid tỉ lệ 0.2, 2.0, 9.0 và 17.0 % w / w. Những mẫu chưa qua xử lý được dùng làm mẫu kiểm chứng. Các mẫu thí nghiệm được đựng trong những túi nhựa, một nửa trong số đó được cất giữ trong bóng tối trong khi nửa kia đặt trong một hộp kim loại với một đèn huỳnh quang phát ánh sáng trắng 40 W (Osram, Đức) treo lơ lửng phía trên cách các túi khoảng 20 cm. Mỗi ngày đèn được đặt ở một vị trí khác nhau. Mỗi thí nghiệm được thực hiện tại 22 ± 1 o C. Hai túi từ mỗi phương pháp xử lý đã được lựa chọn ngẫu nhiên sau 9, 18, 27, 36, 45 và 54 ngày tồn trữ cho việc tách và tính toán định lượng capsanthin và β- carotene bởi RP-HPLC. 2.2. Phương pháp tách chiết: Cho 2 g mẫu vào 15 mL aceton chứa trong một máy homogeniser Ultra Turrax trong 3 phút và sau đó các sắc tố được tách ra. Quá trình này được lặp đi lặp lại cho đến khi các chất chiết ra là không màu (bình thường 3 lần là đủ). Tất cả các chất chiết ra được cho vào máy tách, được làm khô qua Na 2 SO 4 khan và sau đó cho vào trong một thiết bị bay hơi quay ở 35 o C. Phần còn lại được hòa tan trong 10,0 ml acetone, lọc thông qua một bộ lọc màng 0.20 µm trước khi phun HPLC. Phần bã ướt được đem đi đông lạnh ở -20 0 C cho đến khi tách RP-HPLC. 2.3. Thực hiện sự phân tách RP-HPLC và đánh giá dữ liệu: Việc tách và tính toán định lượng các sắc tố bằng RP-HPLC đã được báo cáo trước đây. Nhưng, phương pháp RP-HPLC không tách được đồng phân E và Z của Nhóm 11 Trang 4 Các quá trình cơ bản trong CNTP GVHD: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung carotenoid, do đó, hàm lượng của chúng không thể được đo lường một cách riêng biệt và không được tính toán. Hàm lượng của capsanthin (C caps ) và β-carotene (C β-car ) là các biến phụ thuộc. Các tác động đồng thời của thời gian lưu trữ (T), sự hiện diện hoặc vắng mặt của ánh sáng (L), và nồng độ AsA (A) đến hàm lượng của capsanthin (C caps ) và β- carotene (C β-car ) là các biến độc lập được mô tả bởi các phương trình đa tuyến tính sau đây: C caps = a + b 1 T + b 2 L + b 3 A (1) C β-car = a + b 1 T + b 2 L + b 3 A (2) Trong đó thứ nguyên của T, L, A và C lần lượt là ngày, biến giả là 0 cho tối và 1 đối với ánh sáng, %, w/w, và µg / g trọng lượng khô tương ứng. Sự đồng thời hoặc đối lập giữa các biến độc lập được làm sáng tỏ bằng cách điều chỉnh các phương trình sau đây cho phù hợp với dữ liệu thực nghiệm: C caps = a + b 1 (T × L) + b 2 (L × A) + b 3 (T × A) (3) C ß-car = a + b 1 (T × L) + b 2 (L × A) + b 3 (T × A) (4) Khi một biến kết hợp trong phương trình (3) và (4) gây ảnh hưởng tích cực hay tiêu cực đáng kể đến nồng độ của các sắc tố, sự xuất hiện sự đồng thời hoặc đối lập được kiểm tra. Các công thức tính toán được thực hiện bởi phép phân tích hồi quy từng bước. Giá trị của các biến độc lập thì không giới hạn và giới hạn chấp nhận được thiết lập với mức ý nghĩa 95%. Sự khác biệt giữa tính nhạy cảm của capsanthin và β-carotene đối với thời gian tồn trữ, ánh sáng, ascorbic acid và các biến độc lập kết hợp được so sánh bằng cách sử dụng tham số "t". Giá trị t đã được tính toán giữa các giá trị tương ứng của hệ số hồi quy và được so sánh với các giá trị "t" được lập bảng kê. Phần mềm phân tích hồi quy từng bước đã được mua từ Compudrug Ltd (Budapest, Hungary). 3. Kết quả và thảo luận: Nồng độ β-carotene và capsanthin phụ thuộc đáng kể vào nồng độ của AsA, sự hiện diện hay vắng mặt của ánh sáng và khoảng thời gian tồn trữ. Phép phân tích hồi quy từng bước đưa ra các thông số của phương trình (1) và (2) được tổng hợp trong Bảng 1. Trong phép phân tích hồi quy đa tuyến tính truyền thống sự hiện diện Nhóm 11 Trang 5 Các quá trình cơ bản trong CNTP GVHD: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung của các biến độc lập không có ảnh hưởng đáng kể đến biến phụ thuộc làm giảm đáng kể mức ảnh hưởng của nó đến biến phụ thuộc. Để khắc phục điều này, phép phân tích hồi quy từng bước tự động loại bỏ từ phương trình được chọn biến độc lập không quan trọng (không có tác động đáng kể đến biến phụ thuộc), theo cách này làm nâng cao giá trị thông tin cho việc tính toán. Các chỗ trống trong bảng 1 là biến độc lập tương ứng không có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng của các sắc tố. Phép phân tích hồi quy từng bước nhận thấy mối quan hệ tuyến tính có ý nghĩa giữa tốc độ phân hủy của các sắc tố và nồng độ AsA, sự hiện diện hay vắng mặt của ánh sáng và thời gian tồn trữ. Nồng độ các sắc tố giảm với sự tăng thời gian tồn trữ, trong sự hiện diện của ánh sáng (chỉ trong trường hợp β-carotene), nồng độ của AsA càng cao. Việc so sánh các giá trị "F" chứng minh rằng mức ý nghĩa của cả hai phương trình là hơn 99,9%. Bảng 1: Ảnh hưởng của thời gian lưu trữ (T), ánh sáng (L) và nồng độ AsA (A) đến sự ổn định của capsanthin (C caps ) và β-carotene (C β-car ) trong ớt (Capsicum annuum) bột: 1 C caps = a + b 1 T + b 2 L + b 3 A 2 C ß-car = a + b 1 T + b 2 L + b 3 A Thông số Phương trình (1) Phương trình (2) a 40.02 53.21 b 1 –0.46 –0.79 s b1 3.22 × 10 –2 5.33 × 10 –2 b 2 – –4.11 s b2 – 1.68 b 3 0.53 0.97 s b2 7.77× 10 –2 0.13 b 1 t % 67.72 59.11 b 2 t % – 9.51 b 3 t % 32.28 31.38 F calc 124.87 97.75 F 99.9% 7.76 6.17 r 2 % 81.15 83.00 n = số điểm dữ liệu; b i = sự thay đổi nồng độ chất màu gây ra bởi đơn vị của biến độc lập tương ứng (hệ số hồi quy); S bi = độ lệch chuẩn của các giá trị b i ; b i t % = hệ số hồi quy từng phần chuẩn có sự đồng nhất Nhóm 11 Trang 6 Các quá trình cơ bản trong CNTP GVHD: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung r 2 % = Hệ số xác định thể hiện % tỷ lệ sai lệch được giải thích từ các biến độc lập; F calc . = giá trị F được tính toán cho thấy sự phù hợp của các phương trình với các dữ liệu thử nghiệm. Kết quả phân tích hồi quy từng bước (n = 63). Tỷ lệ sai lệch thì cao (xem giá trị r 2 % ) chỉ ra rằng tốc độ phân hủy của β- carotene và capsanthin có thể được dự đoán ở bất kỳ nồng độ AsA, thời gian tồn trữ và sự hiện diện hay vắng mặt của ánh sáng với độ tin cậy hợp lý. Hệ số hồi quy tuyến tính từng phần chuẩn (b 1 t %) nhấn mạnh rằng độ dài của thời gian tồn trữ gây tác động lớn nhất đến tốc độ phân hủy của cả sắc tố. Các thông số của phương trình (3) và (4) được tổng hợp trong bảng 2. Tác động của biến kết hợp thời gian tồn trữ × nồng độ AsA thì không đáng kể cho thấy ảnh hưởng của hai biến độc lập này đến sự ổn định của các chất sắc tố thì độc lập với nhau và theo quy tắc kết hợp. Các phương trình được lựa chọn bởi phép phân tích hồi quy từng bước rất phù hợp với dữ liệu thí nghiệm, mức ý nghĩa cũng trên 99,9%. Tuy nhiên, tỷ lệ sai lệch thì thấp hơn so với trường hợp của các biến độc lập đơn. Kết quả này cho thấy rằng những ảnh hưởng đồng thời và đối lập được quan sát giữa ánh sáng × thời gian tồn trữ và ánh sáng × nồng độ AsA đóng vai trò thứ yếu và làm giảm nhẹ tốc độ phân hủy của các sắc tố. Bảng 2: Sự đồng thời và đối lập giữa những ảnh hưởng của thời gian tồn trữ (T), ánh sáng (L) và nồng độ của ASA (A) đến sự ổn định của capsanthin (C caps ) và β-carotene (C ß- car ) trong ớt bột (Capsicum annuum) 3 C caps = a + b 1 (T × L) + b 2 (L × A) + b 3 (T × A) 4 C ß-car = a + b 1 (T × L) + b 2 (L × A) + b 3 (T × A) Thông số Phương trình (3) Phương trình (4) a 30.89 36.18 b 1 –0.29 –0.47 s b1 5.42 × 10 –2 9.85 × 10 –2 b 2 0.80 1.12 s b2 0.19 0.35 b 1 ’ % 56.42 59.54 b 2 ’ % 43.58 40.46 F calc 16.62 12.03 F 99.9% 6.17 6.17 r 2 % 36.43 29.33 Nhóm 11 Trang 7 Các quá trình cơ bản trong CNTP GVHD: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung Kết quả phân tích hồi quy từng bước (n = 63). Ảnh hưởng của biến kết hợp T ×A không đáng kể. Kí hiệu xem Bảng 1. Sự hiển thị của những kết quả được tổng hợp trong bảng 1 và 2 có thể tạo thuận lợi cho việc đánh giá kết quả. Tuy nhiên, việc giải thích bằng đồ thị đơn giản (vẽ đồ thị của biến phụ thuộc so với biến độc lập) là không thể trong trường hợp này bởi vì phương trình chứa hai hoặc ba biến độc lập và chúng chỉ có thể được hiển thị trong một không gian đa chiều. Không gian này không thể được tính toán dễ dàng bằng các phương pháp thông thường. Giá trị “t” được tính toán chỉ ra mức ý nghĩa giữa sự ổn định của β-carotene và capsanthin đối với các biến độc lập đơn và kết hợp được tổng hợp trong bảng 3. Kết quả cho thấy sự nhạy cảm của các sắc tố đối với thời gian tồn trữ và nồng độ AsA có sự khác biệt đáng kể trong khi không có sai lệch đáng kể giữa sự nhạy cảm của chúng đối với các biến kết hợp. Bảng 3: Các giá trị "t" được tính toán chỉ ra mức ý nghĩa giữa sự ổn định của β-carotene và capsanthin đối với biến độc lập đơn và kết hợp (t 99.9% = 3,37; t 99% = 2.62). Biến độc lập t calc T 5.16 A 2.93 T × L 1.55 T × A 0.81 Kí hiệu xem bảng 1 và 2 Kết luận, RP-HPLC kèm theo phép phân tích hồi quy từng bước chứng minh rằng tốc độ phân hủy của b-carotene và capsanthin trong ớt bột là cao hơn trong ánh sáng và phụ thuộc vào độ dài của thời gian tồn trữ. AsA tăng cường sự ổn định của các sắc tố cho thấy chất chống oxy hóa có thể được sử dụng để bảo vệ giá trị dinh dưỡng của ớt bột và tăng thời hạn sử dụng. Công trình này được hỗ trợ bởi dự án hợp tác Portugues-Hungary “Phát triển các phương pháp mới và ứng dụng chúng để đánh giá ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến sự ổn định của các sắc tố màu trong thực phẩm ". Nhóm 11 Trang 8 . annuum) GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG SVTH: Nhóm 11 1. Ngô Thị Quỳnh Anh 111 16002 2. Nguyễn Thanh Trà My 111 16040 3. Đặng Diệp Thảo 111 16059 4. Lưu Thị Thu Thủy 111 16064 TP Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2013 MỤC. 53.21 b 1 –0.46 –0.79 s b1 3.22 × 10 –2 5.33 × 10 –2 b 2 – –4 .11 s b2 – 1.68 b 3 0.53 0.97 s b2 7.77× 10 –2 0.13 b 1 t % 67.72 59 .11 b 2 t % – 9.51 b 3 t % 32.28 31.38 F calc 124.87 97.75 F 99.9% 7.76. glutathione bị khử và hydroxypropyl-β-cyclodextrin được báo cáo gần đây. Để kiểm soát sự Nhóm 11 Trang 2 Các quá trình cơ bản trong CNTP GVHD: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung phân hủy màu của ớt bột