Nghiên cứu thử nghiệm tạo sản phẩm nước uống từ tỏi đen

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA >★< TRẦN TÚ ÁI NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM TẠO SẢN PHẨM NƯỚC UỐNG TỪ TỎI ĐEN Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 60 42 02 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2018 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thúy Hương Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Tú Ái MSHV: 1570765 Ngày, tháng, năm sinh: 19/12/1991 Nơi sinh:Cà Mau Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 60 42 02 01 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu thử nghiệm tạo sản phẩm nước uống từ tỏi đen II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • Khảo sát thời gian thích hợp lên men tỏi đen • Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý enzyme pectinase • Thử nghiệm tạo sản phẩm nước uống từ tỏi đen bước đầu khảo sát trình bảo quản, đánh giá chất lượng sản phẩm III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 7/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 7/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Thúy Hương Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, cố gắng cá nhân, em nhận nhiều động viên, khích lệ, giúp đỡ cá nhân tập thể Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Bách Khoa TP HCM tạo điều kiện tốt sở vật chất để em thực đề tài Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô khoa Kỹ thuật Hóa học thuộc Bộ mơn Cơng nghệ sinh học trường Đại học Bách Khoa TP HCM tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức chuyên môn tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập ừong suốt thời gian qua Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thúy Hương, người hướng dẫn em tận tình, hỗ trợ em để hồn thành luận văn thầy làm việc phòng thí nghiệm giúp đỡ, hỗ trợ em thời gian thực hành thí nghiệm Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến em Lương Hữu Thích người đồng hành với em để hồn thành luận văn Trong trình thực luận văn, em biết nhiều thiếu sót Em mong nhận góp ý q thầy để em hồn thiện Kính chúc q thầy nhiều sức khỏe thành công ừong công việc Tp.HCM, ngày 13 tháng năm 2018 Trần Tú Ái i TÓM TẮT Mục tiêu nghiên cứu góp phần đa dạng hóa sản phẩm từ tỏi đen, tạo dòng sản phẩm có chất lượng cao, có tính tiện dụng, giá hợp lý để sử dụng ngày Kết nghiên cứu cho thấy, với nguyên liệu ban đầu tỏi tưoi cô đơn Phan Rang sau 38 ngày lên men nhiệt độ 60-70°C, hàm lượng đường khử tăng 22 lần đạt 42.1 g/100g, pH giảm 3.9 độ ẩm giảm 34.74%, polyphenol tăng lần đạt 1.82% chất khô, hàm lượng SAC tăng 46 lần đạt 159.81 mg/kg, hoạt tính chống oxy hóa DPPH tăng 22 lần đạt giá trị IC50 3262 pg/ml Nghiên cứu đưa điều kiện thủy phân tỏi đen tốt với nồng độ 0.2% (w/v), nhiệt độ thủy phân 45°c, pH 3.5 thời gian thủy phân 120 phút, thu dịch chiết có hàm lượng đường khử 43.12 g/100g, polyphenol 2.19% chất khô, IC50 2440 pg/ml Thử nghiệm tạo nước uống từ tỏi đen với tỷ lệ pha loãng dịch chiết tỏi đen cỏ 4:4 g/g 200 ml có điểm cảm quan cao nhất, màu sắc đặc trưng, mùi vị hài hòa Sản phẩm có hoạt tính sinh học với polyphenol 3.05% chất khô giá ưị IC50 1730 pg/ml, hàm lượng SAC < MLOQ = 10 Từ khóa: enzyme pectinase, hàm lượng SAC, hoạt tính chống oxy hóa, tỏi đen, nước uống tỏi đen ii ABSTRACT The aim of this research is contribute to the diversity of products made from black garlic, creatinge a new product which is high quality, high usability and affordable for daily use The results showed that after 38 days of aging period at 60-70°C, the content of reducing sugar in fresh garlic Phan Rang increased 22-fold to 42.1 g/100g, while the pH decreased to 3.9, the moisture decreased to 34.74%, and the polyphenol increased 7-fold and reaching 1.82%, SAC content increased 46-fold to 159.81 mg/kg, DPPH-antioxidant activity increased 22-fold and IC50 values were 3262 pg/ml The study provided the suitable condition for the hydrolysis of black garlic at pH 3.5, with a pectinase concentration of 0.2% (w/v), hydrolysis temperature at 45°c and hydrolysis period of 120 minutes, while the reducing sugar content was 43.12 g/100g, polyphenol was 2.19%, IC50 value was 2440 pg/ml At the same time, the experiment to produce black garlic juice with dilution ratio of black garlic extract and sweet grass herb of 4:4 g/g in 200 ml, the highest sensory score, characteristic color, and harmonious taste The product had high biological activity with polyphenol 3.05% and IC50 value at 1730 pg/ml, SAC content was less than MLOQ =10 Key words: antioxidant, black garlic juice, pectinase enzyme, SAC content, aging period LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thúy Hương Các số liệu, kết nêu ttong luận văn trung thực chưa cơng bố cơng hình khác Học viên Trần Tú Ái MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tỏi đen 1.1.1 Nguồn gốc 1.1.2 Quy tình lên men tỏi đen 1.1.3 Thành phần hóa học tỏi đen 1.1.4 Hoạt tính sinh học tỏi đen 1.1.4.1 Hoạt tính chống oxy hóa 1.1.4.2 ức chế phát hiển tế bào ung thư 1.1.4.3 Hoạt tính chống béo phì 1.1.4.4 Tác động điều hòa miễn dịch 1.1.4.5 Giảm mỡ, cholesterol máu 10 1.1.4.6 Ảnh hưởng đến trí nhớ hệ thần kinh 10 1.1.5 Cơ sở khoa học tình lên men tỏi đen 11 1.1.5.1 Phản ứng Maillard 11 1.1.5.2 Sự tạo màu từ phản ứng oxy hóa phenol 12 1.1.5.3 Sự tổng hợp S-allyl cysteine (SAC) trình lên men tỏi đen 14 1.1.5.4 Cơ chế hoạt động chống oxy hóa SAC 14 V 1.2 Tổng quan enzyme pectinase 16 1.2.1 Phân loại 16 1.2.2 Cơ chế hoạt động enzyme pectinase 16 1.3 Đa dạng hóa sản phẩm từ tỏi đen 19 V 1.4 Tình hình nghiên cứu tỏi đen nước 20 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 24 2.1 Địa điểm thòi gian tiến hành thí nghiệm 24 2.2 Nguyên liệu - hóa chất - thiết bị 24 2.3 Nội dung nghiên cứu-bố trí thí nghiệm 25 2.3.1 Nội dung nghiên cứu 25 2.3.2 Bố trí thí nghiệm 26 2.3.2.1 Khảo sát trình lên men tỏi đen 26 2.3.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý enzyme pectinase 26 2.3.2.3 Thử nghiệm tạo sản phẩm nước uống từ tỏi đen 27 2.4 Phưong pháp nghiên cứu 28 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - BÀN LUẬN 30 3.1 Khảo sát trình lên men tỏi đen 30 3.1.1 Màu sắc, mùi vị 30 3.1.2 Độ ẩm, pH 31 3.1.3 Hàm lượng đường khử 32 3.1.4 Polyphenol 33 3.1.5 Hoạt tính chống oxy hóa 35 3.1.6 Hàm lượng SAC 36 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưỏng đến trình xử lý enzyme pectinase 37 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ enzyme pectinase 37 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân 40 vi mức 100 ml Pha loãng nước đến 100 ml lắc Các dung dịch acid gallic pha sử dụng ừong ngày Bảng B.l - Dung dịch chuẩn acid gallic pha loãng 0.8 10 20 30 40 50 60 70 80 Nồng độ acid gallic (jig/ml) Hình B.l Đường chuẩn acid gallic B.l.3.2 Xác định hàm lưọng polyphenol dịch chiết tỏi đen Hút 0.5ml dịch chiết tỏi vào ống nghiệm, tiếp tục cho vào ống nghiệm 2.5ml dung dịch thuốc thử Folin-Ciocalteu 10% để yên phút Cuối cùng, thêm 2ml dung dịch Na2CƠ3 7.5%, lắc đều, ủ ừong bóng tối 60 phút nhiệt độ phòng Đo OD bước sóng 756nm, set blank mẫu trắng (thay dịch chiết tỏi nước cất) Nếu cường độ màu vượt giá trị OD lớn đường chuẩn phải pha lỗng mẫu vói tỉ lệ thích hợp để giá ưị OD mẫu nằm lọt đường chuẩn B.1.4 Cơng thức tính tốn Hàm lượng polyphenol tổng số, tính theo cơng thức: (Pmẫu Pgiao điểm) X Vmẫu X d X 100 %pp = Schuẩn X ntmẫu X 10000 X wmẫu Trong đó, Dmẫu : mật độ quang thu đối vói dung dịch mẫu thử Dgiao điểm : mật độ quang điểm đường chuẩn tuyến tính phù hợp cắt vói trục y Sdraẳn: độ dốc thu từ hiệu chuẩn tuyến tính phù họp mrnẫu: khối lượng mẫu thử, (g) Vmẫu: thể tích dịch chiết mẫu, (ml) d: hệ số pha loãng dùng trước xác định phép đo màu Wmẫu: hàm lượng chất khô mẫu thử, (%) 100: Hệ số chuyển đổi thành % 10000: Hệ số chuyển đổi thành g B.2 Xác định hoạt tính chống oxy hóa theo phương pháp DPPH B.2.1 Cơ sở lý thuyết Phương pháp dựa khử DPPH chất có khả nhường nguyên tử hydro Khi dung dịch DPPH trộn với dung dịch chất có khả nhường nguyên tử hydro độ hấp thu dung dịch giảm thay đổi màu sắc từ tím sang vàng nhạt gốc tự bị thu dọn chất chống oxy hóa thơng qua việc nhường ngun tử hydro để tạo thành dạng DPPH-H bền Xác định độ hấp thu hỗn hợp để đánh giá hoạt tính chống oxy hóa mẫu thí nghiệm Độ hấp thu giảm mạnh hoạt tính chống oxy hóa mẫu lớn B.2.2 Cách tiến hành - Pha dung dịch DPPH 0.25 mM: Cân xác 0.0197 g DPPH (Sigma), hòa tan methanol định mức đến 100 ml Hút 50 ml dung dịch DPPH trên, định mức đến 100 ml methanol ta thu dung dịch DPPH 0.25 mM Thành phần hỗn hợp phản ứng ống nghiệm: 0.5 ml dịch chiết tỏi cho vào ống nghiệm ml dung dịch DPPH 0.25 mM Để yên bóng tối 30 phút, nhiệt độ phòng Đo OD bước sóng 517 nm Mẩu thử không: thay dịch chiết tỏi nước cất Vói mẫu dịch chiết tỏi mẫu thử khơng, ta làm thêm ống nghiệm, thay ml DPPH 0.25 mM ml methanol để loại trừ tương tác DPPH methanol gây sai số Bảng B.3 Giá trị đo OD đường chuẩn vitamin c ixy u ouut 1Y1AU /uy — * XX J.W A o Trong đó: Ax: độ hấp thu mẫu dịch tỏi = Độ hấp thu ống DPPH - Độ hấp thu ống methanol Ao: độ hấp thu mẫu thử không = Độ hấp thu ống DPPH - Độ hấp thu ống methanol B.3 Phuong pháp định lượng đường khử thuốc thử DNS B.3.1 Cơ sở lý thuyết Phuong pháp dựa ưên phản ứng tạo màu đường khử acid dinitrosalicylic (DNS) Cường độ màu hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đường khử mẫu thử Dựa vào đường chuẩn có sẵn, ta suy nồng độ đường khử có ưong mẫu B.3.2 Cách tiến hành - Pha thuốc thử DNS: + Cân 10 g DNS, hòa tan ttong 100 ml nước cất thu dung dịch A + Cân 10 g NaOH, hòa tan 150 ml nước cất thu dung dịch B Hòa tan từ từ B vào A, đun nóng + Hòa tan 300 g kalinalrilalralc 400 ml nước cất, hòa tan từ từ vào dung dịch B, khuấy đến tan hết, dung dịch chuyển sang suốt, định mức đến 1000 ml Dựng đường chuẩn glucose: Cân lg glucose, hòa tan nước cất, định mức đến 100 ml Tiếp tục pha loãng dung dịch thành dung dịch glucose mg/ml Ống nghiệm Blank Dung dịch glucose (ml) 0.4 0.6 0.8 1.5 1.8 1.6 1.4 1.2 0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.5 0.2 Nước cất (ml) Nồng độ glucose (mg/ml) Thuốc thử DNS (ml) Đun sơi phút, làm nguội nhiệt độ phòng Nước cất (ml) 0.9 -0.1 ~ 0.2 0.4 0.6 11U111 1UỤ11É, UUUlliL, mm 2L/ ° ° 0.8 1.2 1.4 1.6 Nông độ glucose (mg/ml) — vt> ° WIX1000 x: giá trị nồng độ đường khử ttong dung dịch suy từ đường chuẩn, (mg/ml) n: hệ số pha loãng dùng trước xác định phép đo màu V: thể tích dịch tỏi ban đầu, (mí) m: khối lượng mẫu cân, (g) 100, 1000: hệ số chuyển đổi g/100g B.4 Đo pH Cách tiến hành: Cân g tỏi nghiền nhỏ, thêm vào 100 ml nước cất đun cách thủy 80°C ừong vòng 30 phút, lắc để hòa tan tốt Sau làm nguội nhiệt độ phòng đem lọc Lấy dịch đo pH B.5 Đánh giá cảm quan theo phưong pháp cho điểm thị hiếu (thang đo điểm) Số lượng người thử: 30 ngưòi màu sắc 22 26 23 26 24 7 24 25 6 25 26 6 27 27 26 28 7 27 29 27 30 8 30 Tổng 168 210 211 203 792 Trung bình 5.60 7.00 7.03 6.77 Xử lý kết quả: - Tính hệ số hiệu chỉnh: HC = (tổng)2/số câu trả lòi = 5227.2 - Tính tổng bình phương: Tổng bình phương mẫu: TBPm = (Tổng bình phương tổng điểm mẫu/tổng số câu ừả lời cho mẫu) - HC Tổng bình phương ngưòi thử: TBPtv = (tổng bình phương tổng điểm cho bỏi người thử/số câu ừả lời ngưòi thử) - HC Tổng bình phương tồn phần = TBPtp = (tổng bình phương điểm - HC Tổng bình phương dư: TBPss = TBPtp - TBPm - TBPtv - Tính bậc tự do: Bậc tự mẫu: Btdm = số lượng mẫu -1 Bậc tự ngưòi thử: Btdtv = số lượng người thử -1 Bậc tự tổng: Btdtp = tổng số câu trả lời -1 Bậc tự sai số: Btdss = Btdtp - (Btdtv + Btdm) - Tinh bình phương trung bình: BPTBm= TBPm/ Btdm BPTBtv = TBPtv/ Btdtv BPTBss = TBPss/ Btdss - Tính tương quan phương sai: Fm = BPTBm/BPTBss Bảng phân tích phương sai: s< F1 K G T T So sánh giá ưị trung bình mẫu xem liệu mức độ khác hay lớn 0.698 C-A = 1.43 > 0.698 c khác A C-D = 0.26 < 0.698 c không khác D C-B = 0.03 < 0.698 -ỳ B không khác B B-A = 1.4 > 0.698 -ỳ B khác A B-D = 0.23 < 0.698 -ỳ B không khác D D-A = 1.17 > 0.698 D khác A Kết cuối biểu diễn: 18 20 19 21 20 3 21 21 22 23 5 24 5 25 6 26 27 7 25 28 6 26 29 19 30 6 21 Tổng 141 181 153 144 Trung bình 4.70 6.03 5.10 4.80 17 26 22 25 27 18 634 Xử lý kết quả: - Tính hệ sổ hiệu chỉnh: HC = (tổng)2/số câu trả lòi = 3297.008 - Tính tổng bình phương: Tổng bình phương mẫu: TBPm = (Tổng bình phương tổng điểm mẫu/tổng số câu lời cho mẫu) - HC Tổng bình phương ngưòi thử: TBPtv = (tổng bình phương tổng điểm cho bỏi người thử/số câu trả lời người thử) - HC Tổng bình phương tồn phần = TBPtp = (tổng bình phương điểm - HC Tổng bình phương dư: TBPss = TBPtp - TBPm - TBPtv - Tính bậc tự do: Bậc tự mẫu: Btdm = số lượng mẫu -1 Bậc tự người thử: Btdtv = số lượng người thử -1 Bậc tự tổng: Btdtp = tổng số câu trả lời -1 Bậc tự sai số: Btdss = Btdtp - (Btdtv + Btdm) - Tính bình phương trung bình: BPTBm = TBPm/ Btdm BPTBtv = TBPtv/ Btdtv BPTBss = TBPss/ Btdss - Tính tuomg quan phuomg sai: Fm = BPTBm/BPTBss Bảng phân tích phưong sai: So sánh giá ttị trung bình mẫu xem liệu mức độ khác hay lớn hom 1.022 B-A = 1.67 > 1.155-> B khác A B-D = 1.57 > 1.155 B khác D B-C = 1.27 < 1.155 -» B khác c C-A = 0.4 < 1.155 -» c không khác A C-D = 0.3 < 1.155 -à c không khác D D-A = 0.1 < 1.155 -ỳ D không khác A Kết cuối biểu diễn: 17 6 23 18 7 22 19 21 20 26 21 7 24 22 5 22 23 6 24 24 21 25 6 5 22 26 18 27 8 28 28 7 21 29 5 20 30 7 24 Tổng 150 210 178 151 689 Trung bình 5.00 7.00 5.93 5.03 Xử lý kết quả: - Tính hệ số hiệu chính: HC = (tổng)2/số câu ttả lời = 3956.008 - Tính tổng bình phương: Tổng bình phương mẫu: TBPm = (Tổng bình phương tổng điểm mẫu/tổng số câu ttả lời cho mẫu) - HC Tổng bình phương ngưòi thử: TBPtv = (tổng bình phương tổng điểm cho bỏi ngưòi thử/số câu trả lời ngưòi thử) - HC Tổng bình phương tồn phần = TBPtp = (tổng bình phương điểm - HC Tổng bình phương dư: TBPss = TBPtp - TBPm - TBPtv - Tính bậc tự do: Bậc tự mẫu: Btdm = số lượng mẫu -1 Bậc tự ngưòi thử: Btdtv = số lượng ngưòi thử -1 Bậc tự tổng: Btdtp = tổng số câu trả lời -1 Bậc tự sai số: Btdss = Btdtp - (Btdtv + Btdm) - Tính bình phương trung bình: BPTBm = TBPm/ Btdm BPTBtv = TBPtv/ Btdtv BPTBss = TBPss/ Btdss - Tính tương quan phương sai: Fm = BPTBm/BPTBss Bảng phân tích phương sai: F, K G T T So sánh giá trị trung bình mẫu xem liệu mức độ khác hay lớn 0.9325 B-A = > 0.9325 B khác A B-D = 1.97 > 0.9325 -» B khác D B-C = 1.07 > 0.9325 -» B khác c C-A = 0.93 < 0.9325 -à c không khác A ... dụng nước ép tỏi đen, cháo tỏi đen, cao tỏi đen, bột tỏi đen sấy phun Tù đó, đề tài Nghiên cứu thử nghiệm tạo sản phẩm nước uống từ tỏi đen thực nhằm đa dạng hóa dòng sản phẩm từ tỏi đen, tăng... tiễn: tạo sản phẩm nước uống từ tỏi đen phòng thí nghiệm, góp phần cho việc đa dạng hóa dòng sản phẩm từ tỏi đen • Giói hạn nghiên cứu đề tài Trong điều kiện giới hạn, thơng số q trình lên men tỏi. .. nghiên cứu đề tài cung cấp số liệu thực nghiệm yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý enzyme pectinase thử nghiệm tạo sản phẩm nước uống từ tỏi đen quy mơ phòng thí nghiệm, tạo tiền đề cho nghiên cứu