BÁO CÁO ẢNH HƯỞNG CỦA THANH TRÙNG NHIỆT VÀ CÔ ĐẶC ĐẾN THÀNH PHẦN CAROTENOID TRONG NƯỚC CAM BRAZILIAN VALENCIA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM Đề tài BÀI TIỂU LUẬN MÔN: CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: Đặng Thị Ngọc Dung SVTH: MSSV Nguyễn Thị Hồng Ân 11116004 Trương Thị Hồng Ân 11116005 Võ Đình Khôi Nguyên 11116047 Hồ Thị Bích Trâm 11116073 Nguyễn Thị Như Ý 11116083 ẢNH HƯỞNG CỦA THANH TRÙNG NHIỆT VÀ CÔ ĐẶC ĐẾN THÀNH PHẦN CAROTENOID TRONG NƯỚC CAM BRAZILIAN VALENCIA J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 1686-1690 ẢNH HƯỞNG CỦA THANH TRÙNG NHIỆT VÀ CÔ ĐẶC ĐẾN THÀNH PHẦN CAROTENOID TRONG NƯỚC CAM BRAZILIAN VALENCIA Tóm tắt Những thay đổi trong hàm lượng sắc tố carotenoid của nước cam Brazil Valencia do sự thanh trùng nhiệt và cô đặc đã được nghiên cứu. Tổng lượng sắc tố carotenoid bị tổn thất không đáng kể sau khi thanh trùng nhiệt và cô đặc. Tuy nhiên, nhiệt gây ảnh hưởng lên hàm lượng sắc tố carotenoid, đặc biệt là violaxanthin và lutein, đã được phát hiện với hàm lượng đáng kể (P <0,05). Sự thanh trùng đã làm giảm 38% lượng violaxanthin và 20% lượng lutein. Quá trình cô đặc dẫn đến mất lutein (17%). Với sự mất mát của lutein, β-cryptoxanthin trở thành carotenoid chính trong các loại nước ép đã được thanh trùng và cô đặc. Hàm lượng tiền vitamin A của nước ép (β-carotene, α -carotene và β-cryptoxanthin) và lượng zeaxanthin, chất có khả năng chống lại sự thoái hóa điểm vàng và đục thủy tinh thể ở người cao tuổi, giảm không đáng kể sau khi thanh trùng và cô đặc. 1. Giới thiệu Carotenoid là một trong những nhóm chính của các sắc tố tự nhiên và phân bố của chúng trong thế giới thực vật rất rộng (Britton, 1995; Mele'ndez-Martinez, Vicario, và Heredia, 2003). Chúng đa dạng về cấu trúc và có nhiều chức năng quan trọng đối với sức khỏe con người, một số carotenoid như các tiền tố vitamin A (β-carotene, α-carotene và β-cryptoxanthin) và những chất khác, chẳng hạn như zeaxanthin và lutein, chúng hoạt động chống lại sự thoái hóa điểm vàng và đục thủy tinh thể ở người cao tuổi. Các carotenoid, khi phân lập từ mô thực vật, không bền dưới sự có mặt của ánh sáng, nhiệt, acid và oxy. Tùy thuộc vào mức độ của phương pháp xử lý nhiệt được sử dụng trong quá trình chế biến thực phẩm mà sự đồng phân hóa và oxy hóa của J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 1686-1690 các carotenoid có thể xảy ra (Rodri-Guez-Amaya, 1999; Subagio & Morita, 2001). Trái cây họ cam quýt là một nguồn giàu carotenoids, đặc biệt là nước cam với lượng carotenoid lớn nhất được tìm thấy so với các loại trái cây khác (Britton, 1997; Rodriguez-Amaya, 1999; Sa'nchez-Moreno, Plaza, De Ancos, và Cano, 2003). Tầm quan trọng của carotenoid trong màu nước ép trái cây, cùng với sự quan tâm ngày càng tăng về những sắc tố có lợi cho sức khỏe con người đã thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu về chúng. Nước cam là loại nước ép trái cây được yêu thích và được sử dụng nhiều nhất trong số các loại nước ép trái cây. Trong số các giống cam trên thế giới thì cam Valencia được đánh giá cao về chất lượng (Gross, Gabai, & Lifshitz, 1972). Thanh trùng là quá trình quan trọng đối với sự ổn định của nước ép các cây họ cam quýt trong quá trình vận chuyển và tiếp thị. Carotenoid nhìn chung bền trong xử lý nhiệt, chẳng hạn như phương pháp chần, nấu ăn, và đóng hộp. Tuy nhiên, sự bền của carotenoid trong các thực phẩm khác nhau thì khác nhau (Lee & Coates, 2003). Brazil là nước sản xuất cam và nước cam cô đặc lớn nhất thế giới. Vì carotenoids không bền ở nhiệt độ cao, các nghiên cứu về ảnh hưởng của việc thanh trùng nhiệt và cô đặc vào kết cấu carotenoid của nước cam thì rất quan trọng. Nghiên cứu này nhằm đánh giá sự ảnh hưởng của việc thanh trùng nhiệt và cô đặc vào các thành phần carotenoid đối với nước cam Brazil Valencia. 2. Nguyên liệu và phương pháp 2.1. Nguyên liệu Năm mẫu nước cam tươi Valencia, nước cam tiệt trùng và cô đặc được cung cấp bởi nhà máy cam quýt ở thành phố trực thuộc quận Araraquara (Sao Paulo, Brazil) năm 2002. Trước khi phân tích, các mẫu nước thanh trùng và cô đặc, được pha loãng đến o Brix như nước trái cây tươi. Tất cả các mẫu được phân tích ba lần. 2.2. Xử lý nhiệt Quá trình thanh trùng nhiệt được thực hiện ở nhiệt độ từ 95 – 105 o C trong 10 J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 1686-1690 giây. Quá trình cô đặc được tiến hành cho đến khi nước cam đạt đến 66 o Brix ở 20 o C và sau đó được làm mát ở 10 o C. 2.3. Phương pháp 2.3.1. Phân tích hóa học Tổng các chất rắn hòa tan (ở o Brix) được phân tích bằng các phương pháp chính thức (AOAC, 1990). 2.3.2. Trích ly và xà phòng hóa carotenoids Các mẫu nước cam tươi Valencia đã thanh trùng và cô đặc được trích ly và xà phòng hóa như đã được mô tả trong phần trước (Gama & Sylos, 2005), cùng thỏa thuận với phương pháp của Rodriguez-Amaya (1999). Việc trích ly carotenoids bằng acetone lạnh, được phân cắt từ ether dầu mỏ và xà phòng hóa bằng methanolic kali hydroxide (10%, w/v). Tất cả các chất trích ly được xà phòng hóa, dẫn đến sự biến đổi của các este carotenol đối với các gốc hydroxycarotenoids của chúng (Humphries & Khachik, 2003). Các vết dính alkali được rửa sạch bằng nước. Các chất trích ly được cô đặc lại ở nhiệt độ <35 o C trong một thiết bị bay hơi quay tòn và được làm khô bằng nitơ. 2.3.3. Định lượng carotenoids bằng phương pháp HPLC Hệ thống HPLC (Shimadzu Corporation) được trang bị gồm một module cung cấp dung môi LC-10AT VP và 1 thiết bị cảm biến mảng photodiode bằng UV-Vis SPD-M 10A VP. Tất cả các dữ liệu được xử lý bằng phần mềm Class VP. Sự cảm biến tại bước sóng hấp thụ lớn nhất (max plot). Một cột C 18 (Shimadzu Shimpack CLC (M), 5µm, 4.6x250 mm) được sử dụng với acetonitrile : methanol : ethl acetate như pha động, với nồng độ gradient: 0-25 phút (991:1:0), 30 phút (60:10:30), 55 phút (60:10:30) và 58 phút (991:0) tốc độ dòng chảy 0.7ml/phút. Tất cả dung môi đều đã chứa 0.05% triethylamine. Trước khi bơm vào, các mẫu và các dung dịch chuẩn được hòa tan trong lớp acetone HPLC và được lọc bằng một bộ lọc ống tiêm PTFE 0.22µm. Việc xác định carotenoids bao gồm việc sử dụng kết hợp thời gian lưu giữ, các J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 1686-1690 đặc trưng quang phổ mảng diode của chúng cùng với việc so sánh trật tự rửa giải liên quan với các tiêu chuẩn và tài liệu. 2.3.4. Tách và làm sạch theo các tiêu chuẩn Các tiêu chuẩn của việc tách và làm sạch carotenoids theo Kimura và Rodriguez-Amaya (2002). α-carotene và β-carotene được tìm thấy trong cà-rốt; violaxanthin, lutein và zeaxanthin trong bơ bắp cải, rau diếp và cải xoong; ζ- carotene trong nước ép chanh dây; β-cryptoxanthin trong nước cam. Các quy trích ly và xà phòng hóa được mô tả ở phần trước. Các sắc tố được phân chia ra thành cột MgO:Celite (1:1, được hoạt hóa trong 2 giờ ở 120 o C), điều chỉnh pha động, không phân chia tất cả carotenoids hiện tại để tách được carotenoids theo mong muốn một cách nhanh chóng và hiệu quả có thể. Độ tinh khiết trung bình của các carotenoids: violaxanthin, lutein, zeaxanthin, β- cryptoxanthin, ζ-carotene, α-carotene, β-carotene đã được tách lần lượt là 99%, 91%, 95%, 98%, 97%, 99% và 99%. 2.3.5. Xây dựng các đường cong tiêu chuẩn Phạm vi nồng độ đã được sử dụng trong việc xây dựng đường cong hiệu chuẩn là 0.10-0.12 µg/ml cho α-carotene, 5.14-10.29 µg/ml cho β-carotene, 1.04-6.14 µg/ml cho ζ-carotene, 0.25-3.94 µg/ml cho β-cryptoxanthin, 0.20-1.56 µg/ml cho zeaxanthin, 0.24-3.16 µg/ml cho lutein và 0.11-0.53 µg/ml cho vialaxanthin. 2.4. Phân tích thống kê Kết quả được gửi đi để phân tích phương sai và những khác biệt đáng kể, có ý nghĩa xác định tại P<0.005. 3. Kết quả và bàn luận Carotenoids chính là nguyên nhân tạo màu sắc cho nước cam tươi, nước cam đã thanh trùng và cô đặc Valencia, được đo bằng pha đảo trong phương pháp HPLC (biểu đồ 1) và được trình bày trong bảng 1. Thứ tự rửa giải của các carotenoid chính: (i) epoxycarotenoid (auroxanthin, anteraxanthin, violaxanthin, mutatoxanthin, đỉnh 1, 2, 3 và 4), (ii) hydroxycarotenoids (lutein, zeaxanthin, một- J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 1686-1690 cryptoxanthin và b-cryptoxanthin, đỉnh 6, 7, 9 và 10) và (iii) carotenes (e-carotene, một-carotene và b-caroten, đỉnh 11, 12 và 13). Đỉnh 5 và 8 không được xác định. Mặc dù chất lượng các thành phần carotenoid trong nước cam tươi, đã thanh trùng và cô đặc trong nghiên cứu này là giống nhau nhưng nồng độ định lượng xác định bởi HPLC là khác nhau. Các carotenoid chính trong tất cả các loại nước ép là lutein, β-cryptoxanthin và zeaxanthin. Trong nước cam tươi, các carotenoid chủ yếu là lutein (23%), β-cryptoxanthin (21%) và zeaxanthin (20%). Violaxanthin, ζ- carotene, β-carotene và α-carotene lần lượt chiếm 11%, 10%, 8% và 7% trong tổng lượng carotenoid. Trong nước cam đã thanh trùng và cô đặc, các carotenoid chủ yếu là β-cryptoxanthin (25% và 24%), lutein (21% và 23%) và zeaxanthin (21% và 18%). J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 1686-1690 Hình 1: Sắc ký HPLC của các carotenoids trong nước cam tươi (A), nước cam thanh trùng (B) và nước cam cô đặc (C) Brazil Valencia. Điều kiện sắc ký được trích dẫn trong bài báo. J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 1686-1690 Tổng hàm lượng carotenoid trong nước trái cây tươi là 12.0 ± 6.7 mg/l (có nghĩa là ± độ lệch chuẩn, n = 5). Trong các loại nước ép thanh trùng, tổng hàm lượng sắc tố giảm xuống còn 10.40 ± 6.90 mg/l, nghĩa là mất khoảng 13% và trong nước ép cô đặc, tổng hàm lượng sắc tố giảm xuống còn 9.90 ± 5.30 mg/l, nghĩa là mất khoảng 18% . Tuy nhiên, sự giảm này thì không đáng kể. Thanh trùng nhiệt dẫn đến mất violaxanthin (38%), lutein (20%), ζ-carotene (14%), α-carotene (13%), β -caroten (11%) và zeaxanthin (9%). Tuy nhiên, hàm lượng β- cryptoxanthin tăng nhẹ sau khi thanh trùng. Quá trình cô đặc dẫn đến mất lượng violaxanthin (31%), ζ-carotene (29%), zeaxanthin (24%), lutein (17%), α-carotene (12%), β-cryptoxanthin (5%) và β -carotene (3%). Hàm lượng β-cryptoxanthin giảm nhẹ sau khi cô đặc. Bảng 1: Đặc trưng sắc ký và quang phổ trong quá trình thanh trùng và cô đặc nước cam tươi Brazil Valencia thu được bằng phương pháp HPLC. Giữa 13 đỉnh carotenoid trình bày trong bảng 1, 2 trong số chúng cho thấy có những thay đổi đáng kể (P <0.05) sau khi thanh trùng nhiệt và cô đặc. Hầu hết mất sắc tố diễn ra ở 5,6-epoxide carotenoid violaxanthin và dihydroxycarotenoid lutein. Trong khía cạnh hóa học của phương pháp xử lý nhiệt, xanthophylls và J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 1686-1690 hydrocarbon carotenoid có sự ổn định và độ nhạy cảm với quá trình oxy hóa là khác nhau. Lutein và violaxanthin thì không bền bởi vì sự hiện diện của oxy trong cấu trúc của chúng khi so sánh với carotenes. Các điều kiện cần thiết cho quá trình oxy hóa và đồng phân hóa của carotenoid thì tồn tại trong suốt quá trình chế biến thực phẩm. Sự giảm khả năng oxy hóa là nguyên nhân chính gây mất một lượng lớn carotenoids, quá trình này phụ thuộc vào oxy sẵn có, được kích thích bởi nhiệt độ, ánh sáng, enzyme, kim loại và đồng oxy hóa với lipid hydroperoxides (Rodriguez-Amaya, 1999). Trong các loại nước ép thanh trùng, hàm lượng violaxanthin giảm đến 0.84 ± 0.38 mg/l (P <0.05). Kết quả này phù hợp với tài liệu tham khảo vì violaxanthin là một trong những carotenoid không bền nhất và có thể dễ dàng đồng phân hóa thành luteoxanthin và sau đó thành auroxanthin khi có mặt acid (Lee & Coates, 2003; Rodriguez-Amaya, 1999). Hàm lượng lutein giảm sau khi thanh trùng nhiệt là 2.20 ± 0.90 mg/l (P <0.05) và cô đặc là 2.30 ± 0.70 mg/l (P <0.05). Những kết quả này đã không được báo cáo trong các nghiên cứu khác về nước cam. Tuy nhiên, Aman và các cộng sự (2005) đã đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp xử lý nhiệt vào thoái hóa và đồng phân hóa của lutein từ rau quả đã được chế biến. Vì vậy, nghiên cứu này trình bày những thông tin về thanh trùng nhiệt và quá trình cô đặc ảnh hưởng đến sắc tố lutein trong nước cam. Ngoài ra, nghiên cứu này cung cấp thông tin về tác động của phương pháp xử lý nhiệt lên thành phần carotenoid trong các loại nước ép cam, qua đó đánh giá quá trình sản xuất của thanh trùng và cô đặc các loại nước ép cam. Với hàm lượng lutein carotenoid mất trong quá trình thanh trùng nhiệt và cô đặc, mẫu carotenoid trong nước cam Brazil Valencia thay đổi. β-cryptoxanthin trở thành carotenoid chính, tiếp theo là lutein và zeaxanthin. Tuy nhiên, những thay đổi trong carotenoid với hoạt động tiền vitamin A (β-carotene, α-carotene và β- cryptoxanthin) và những hoạt động đó chống lại sự thoái hóa võng mạc và đục J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 1686-1690 thủy tinh thể ở người cao tuổi (zeaxanthin) là tương đối nhỏ so với violaxanthin và lutein, và không đáng kể. Các giá trị được tìm thấy trong nghiên cứu cao hơn vì đã xà phòng hóa mẫu và định lượng kết quả bằng đường cong chuẩn. Kết quả thu được rất thú vị bởi vì lượng carotenoid có các chức năng quan trọng đối với sức khỏe con người mất đi không đáng kể. 4. Kết luận Sự tổn thất của carotenoid trong quá trình thanh trùng nhiệt và cô đặc của nước cam Brazil Valencia được phát hiện rõ ràng. Thanh trùng nhiệt giảm (P <0.05) tập trung ở violaxanthin và lutein và quá trình cô đặc thay đổi đáng kể hàm lượng lutein (P <0.05). Tuy nhiên, tổng số sắc tố carotenoid tổn thất không đáng kể sau khi đã qua các phương pháp xử lý nhiệt. Với sự mất mát của lutein, β- cryptoxanthin trở thành các carotenoid chính của nước cam Brazil Valencia đã thanh trùng và cô đặc. Hàm lượng tiền vitamin A trong nước trái cây (β-caroten, α-carotene và β- cryptoxanthin) và số lượng zeaxanthin, được coi là có khả năng chống lại sự thoái hóa võng mạc và đục thủy tinh thể ở người cao tuổi, không giảm đáng kể sau khi thanh trùng và cô đặc . Lời cảm ơn Các tác giả cảm ơn sự trợ giúp tài chính của FINEP/MCT/CNPq (PRONEX Proc. 41.960.915,00), và FAPESP (Proc.00/11309-2). Tài liệu tham khảo Aman, R., Biehl, J., Carle, R., Conrad, J., Beifuss, U., & Schieber, A. (2005). Application of HPLC coupled with DAD, APcI-MS and NMR to the analysis of lutein and zeaxanthin stereoisomers in thermally processed vegetables. Food Chemistry, 92(4), 753–763. AOAC (1990). Offcial methods of analysis (15th ed.). Washington DC: Association of Offcial Analytical Chemists, p. 1271. [...]... (Eds.) Carotenoids: Spectroscopy (Vol 1B, pp 13–63) Basel: Birkha ¨user Britton, G (1997) Carotenoids In G A F Hendry & J D Houghton (Eds.), Natural food colorants (2nd ed., pp 197–243) Black Academic & Professional Davies, B H (1976) Carotenoids In T W Goodwin (Ed.), Chemistry and biochemistry of plant pigments (2nd ed., pp 38–165) London: Academic Press Gama, J J T., & Sylos, C M (2005) Major carotenoid. .. London: Academic Press Gama, J J T., & Sylos, C M (2005) Major carotenoid composition of Brazilian Valencia orange juice: identification and quantification by HPLC Food Research International, 38(8–9), 89–903 Gross, J., Gabai, M., & Lifshitz, A (1972) A comparative study of the carotenoid pigments in juice of Shamouti, Valencia, and Washington oranges, three varieties of Citrus sinensis Phytochemistry, 11(1),... saponified orange juice carotenoids Journal of Agricultural and Food Chemistry, 44(8), 2176–2181 Sa ´nchez-Moreno, C., Plaza, L., De Ancos, B., & Cano, M P (2003) Vitamin C, provitamin A carotenoids, and other carotenoids in high-pressure orange juice during refrigerated storage Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51(3), 647–653 Subagio, A., & Morita, N (2001) Instability of carotenoids is a reason... standards and HPLC quantification of leafy vegetable carotenoids Food Chemistry, 78(3), 389–398 Lee, H S., & Castle, W S (2001) Seasonal changes of carotenoid pigments and color in Hamlin, Earlygold, and Budd Blodd orange juices Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49(2), 877–882 Lee, H S., & Coates, G A (2003) Effect of thermal pasteurization on Valencia orange juice color and pigments Lebensmitter-Wissenschaft... Vicario, I M., & Heredia, F J (2003) A routine highperformance liquid chromatography method for carotenoid determination in ultrafrozen orange juices Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51(25), 7266–7270 J.J.T Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 1686-1690 Rodriguez-Amaya, D B (1999) A guide to carotenoid analysis in foods Washington, DC: International life Sciences Institute Press, p . Dung SVTH: MSSV Nguyễn Thị Hồng Ân 111 160 04 Trương Thị Hồng Ân 111 160 05 Võ Đình Khôi Nguyên 111 160 47 Hồ Thị Bích Trâm 111 160 73 Nguyễn Thị Như Ý 111 160 83 ẢNH HƯỞNG CỦA THANH TRÙNG NHIỆT VÀ. 10 J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 168 6- 169 0 giây. Quá trình cô đặc được tiến hành cho đến khi nước cam đạt đến 66 o Brix ở 20 o C và sau đó được làm mát ở 10 o C. 2.3 juices. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51(25), 7 266 –7270. J.J.T. Gama, C.M de Sylos / Food Chemistry 100 (2007) 168 6- 169 0 Rodriguez-Amaya, D. B. (1999). A guide to carotenoid analysis