Luận văn nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm cải thiện quá trình trích ly polyphenol từ phụ phẩm trà oolong là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH ******************** HỒ THỊ NGỌC TRÂM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM CẢI THIỆN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY POLYPHENOL TỪ PHỤ PHẨM TRÀ OOLONG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 12/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH ******************** HỒ THỊ NGỌC TRÂM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SĨNG SIÊU ÂM CẢI THIỆN Q TRÌNH TRÍCH LY POLYPHENOL TỪ PHỤ PHẨM TRÀ OOLONG Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Mã số : 60.54.01.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hướng dẫn Khoa học: PGS TS PHAN PHƯỚC HIỀN ThS LƯƠNG HỒNG QUANG Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 12/2014 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SĨNG SIÊU ÂM CẢI THIỆN Q TRÌNH TRÍCH LY POLYPHENOL TỪ PHỤ PHẨM TRÀ OOLONG HỒ THỊ NGỌC TRÂM Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: PGS TS TRƯƠNG VĨNH Trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM Thư ký: TS MAI HUỲNH CANG Trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM Phản biện 1: PGS TS NGUYỄN QUỐC HIẾN Trung tâm Bức xạ Tp.HCM Phản biện 2: TS KHA CHẤN TUYỀN Trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM Ủy viên: TS ĐẶNG QUỐC TUẤN Trường Đại học Quốc Tế i LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên Hồ Thị Ngọc Trâm sinh ngày 03 tháng năm 1989 quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh Tốt nghiệp PTTH Trường Trung học phổ thơng Nguyễn Hữu Hn, thành phố Hồ Chí Minh năm 2007 Tốt nghiệp Đại học ngành Bảo quản Chế biến Nơng sản thực phẩm hệ quy Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh năm 2011 Tháng 10 năm 2012 theo học Cao học ngành Công nghệ thực phẩm trường Đại học Nông Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh Địa liên lạc: 43/18, đường 8, khu phố 3, Linh Trung, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại: 0908 805 317 Email: hotram3489@yahoo.com.vn ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Học viên Hồ Thị Ngọc Trâm iii CẢM TẠ Luận văn nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm cải thiện q trình trích ly polyphenol từ phụ phẩm trà oolong kết trình học tập nghiên cứu khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh Để hoàn thành tốt đề tài này, tác giả nhận quan tâm giúp đỡ gia đình, thầy bạn bè ln giúp đỡ động viên tơi suốt q trình học tập thực Tác giả chân thành cảm ơn quý thầy cô tham gia giảng dạy lớp cao học khóa 2012 chun ngành Cơng nghệ Thực phẩm; cảm ơn Lê Thị Thủy, phịng thí nghiệm Hóa sinh, thầy Phạm Minh Trung, phịng thí nghiệm Kỹ thuật thực phẩm, thầy cô Viện Nghiên cứu Công Nghệ Sinh Học Môi Trường tạo điều kiện thuận lợi trình thực đề tài; cám ơn ban giám đốc Công ty Cổ phần chế biến hàng xuất Cầu Tre, Công ty Trà Cầu Tre cung cấp nguyên liệu thí nghiệm cho đề tài Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ long biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phan Phước Hiền, ThS Lương Hồng Quang tận tình hướng dẫn giúp đỡ tác giả hồn thành luận văn TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014 Tác giả luận văn Hồ Thị Ngọc Trâm iv TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm cải thiện q trình trích ly polyphenol từ trà oolong phụ phẩm” tiến hành Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học Môi Trường, Trường Đại học Nông Lâm TP HCM, thời gian từ tháng 01 năm 2014 đến tháng 10 năm 2014 Mục tiêu nghiên cứu xác định điều kiện ảnh hưởng đến trình trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm nhằm thu polyphenol từ trà oolong phụ phẩm (trà vụn, trà cám) nhằm nâng cao hiệu suất trích ly Sử dụng phương pháp trích ly dung mơi kết hợp sóng siêu âm tần số 40 kHz, cơng suất 250W để trích polyphenol từ phụ phẩm trà oolong Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly nghiên cứu khảo sát gồm: tỉ lệ nguyên liệu : dung mơi trích ly (từ 1:15 đến 1:40), nồng độ dung mơi ethanol trích ly (từ 0% (nước cất) đến 99,7% v/v), thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên yếu tố, thí nghiệm lặp lại lần Tối ưu hóa q trình trích ly polyphenol ứng dụng siêu âm với yếu tố: nhiệt độ trích ly, thời gian nồng độ dung mơi ethanol trích ly bố trí theo phương pháp bề mặt đáp ứng kiểu Box-Behnken với hỗ trợ phần mềm xử lý số liệu JMP 9.0.2, thí nghiệm lặp lại lần Kết tối ưu yếu tố sử dụng để xác định ảnh hưởng siêu âm đến hàm lượng polyphenol tổng thu được, qua xác định kích thước mẫu trà oolong vụn đem trích Hàm lượng polyphenol từ trà oolong vụn trích ly phương pháp có hỗ trợ siêu âm giá trị tối ưu nhiệt độ, thời gian, nồng độ ethanol so sánh với lượng polyphenol trích phương pháp sử dụng dung mơi, trích ly có hỗ trợ vi sóng ngâm trích Ba mẫu dịch chiết polyphenol từ vụn trà oolong, trà oolong sau diệt men, trà oolong thành phẩm đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa so với đối chứng vitamin C phương pháp quét gốc tự DPPH (FRS %), giá trị IC50 v Nghiên cứu đạt kết sau: hàm lượng polyphenol tổng trích từ trà oolong phụ phẩm phương pháp dung môi kết hợp siêu âm đạt 13,27% chất khô nhiệt độ 55oC 45 phút, dung môi ethanol 45% v/v, tỉ lệ nguyên liệu:dung môi 1:25 với tần số 40 kHz, cơng suất 1000 W/l, kích thước trà < mm Kết cao 10,24% so với hàm lượng polyphenol tổng trích dung mơi điều kiện trích ly (11,95%) Hoạt tính kháng oxy hóa dịch chiết từ trà oolong vụn, trà sau diệt men, trà oolong thành phẩm đánh giá giá trị IC50 15,69; 19,07; 12,02 µg/ml so với hoạt tính vitamin C với IC50 16,47 µg/ml vi ABSTRACT A study “Research on application of ultrasonic wave to improve polyphenols extraction process from the byproducts of oolong tea” was carried out at the Faculty of Food Science and Technology and the Institute of Biotechnology and Environment, Nong Lam University, Ho Chi Minh city from January to October, 2014 The main objective of this study was to optimize factors effecting on the extraction process conditions of the byproducts of oolong tea using the ultrasound assisted extraction (UAE) method to achieve the highest polyphenol contents An ultrasonic cleaning bath (40 kHz, 250W) was used in this work Effects of solid/liquid ratio (from 1:15 to 1:40 (g/ml)), temperature (40 - 60°C), sonication time (30 - 50 min) and concentration of ethanol (0 – 99.7% v/v) were determined The experimental design with one-factor was randomly performed and each treatment was replicated three times Optimization process for the extraction conditions of polyphenol from the byproducts of oolong tea with three factors including temperature, time and solvent concentration (ethanol/water) was run using response surface methodology with Box-Behnken design by using JMP software, version 9.0.2 The optimal values (temperature, time, ethanol concentration) were used to determine the effects of ultrasound and materials size on concentration of total polyphenols Total polyphenols extracted from byproducts of oolong tea using UAE (40 kHz, power 250W) under the optimal conditions was used to compare with the one extracted by an organic solvent, microwase assisted extraction method and 24 hours douse extraction Three different materials of oolong tea were determined of antioxidant activity by the DPPH radical scavenging method with IC50 value, vitamin C was used as a control Results showed that high extraction efficiency of about 13.27% was achieved at the extraction conditions including temperature of 55oC, time of 45 minutes, vii ethanol concentration of 45% v/v, solid/liquid ratio of 1:25, tea particle size < mm by UAE method (40 kHz, 1000W/l) Total polyphenols concentraction extracted by using UAE under the optimal conditions were higher 10.24% than the one extracted by an organic solvent in the same extracted conditions (11.95%) Antioxidant activity of three different materials of oolong tea was IC50 = 15.69; 19.07; 12.02 µg/ml; IC50 of vitamin C was 16.47 µg/ml viii Phụ lục 14: Bảng kết so sánh ảnh hưởng phương pháp trích ly đến hàm lượng polyphenol tổng (Nồng độ EtOH 45%) Phương V pháp trích (ml) ly UAE 250 O 55 C, 45’ 250 70OC, 60’ 250 MAE 250 Ngâm 250 m (g) OD1 OD2 OD3 TPC1 (%) TPC2 (%) TPC3 (%) 10 10 10 10 10 0,654 0,571 0,662 0,768 0,547 0,65 0,576 0,658 0,767 0,53 0,664 0,589 0,65 0,769 0,539 13,1522 11,2212 12,6384 14,6946 10,4074 13,0704 11,3213 12,5608 14,6752 10,0777 13,3565 11,5816 12,4056 14,714 10,2523 TB (%) SD 13,193 0,1474 11,3747 0,186 12,5349 0,1185 14,6946 0,0194 10,2458 0,165 Phụ lục 15: Bảng kết đánh giá hàm lượng polyphenol tổng dịch chiết chế phẩm Mẫu Dạng trà vụn trà SDM TP dịch CP dịch CP dịch CP W (%) 9,85 4,53 37,44 5,23 5,53 4,63 OD1 OD2 OD3 0,667 0,437 0,484 0,462 0,899 0,648 0,664 0,444 0,477 0,464 0,88 0,649 0,653 0,443 0,484 0,466 0,87 0,651 TPC1 (%) 13,3866 8,2136 13,9131 8,8755 17,1454 12,2753 98 TPC2 (%) 13,3254 8,3506 13,7074 8,8244 16,7788 12,2948 TPC3 (%) 13,1011 8,3308 13,9131 8,8633 16,5858 12,3337 TB (%) SD 13,271 8,2983 13,8445 8,8244 16,8367 12,3013 0,1503 0,074 0,1188 0,0389 0,2842 0,0297 Phụ lục 16: Bảng kết đo OD % DPPH bị bắt gốc tự vitamin C Nồng độ (µg/ml) A (OD 517 nm) FRS (%) 1,389 10 0,982 29,30 20 0,557 59,90 30 0,101 92,73 40 0,048 96,54 50 0,047 96,62 Phụ lục 17: Bảng kết đo OD % DPPH bị bắt gốc tự ba mẫu trà thí nghiệm Nồng độ (µg/ml) trà vụn trà SDM TP trà vụn trà SDM TP 10 20 30 40 50 0,969 0,618 0,374 0,209 0,104 0,049 1,025 0,703 0,51 0,359 0,245 0,135 0,994 0,512 0,219 0,070 0,041 0,039 36,26 61,37 78,47 89,23 94,98 31,41 50,24 64,98 76,1 86,86 48,52 77,93 92,92 95,91 96,08 A (OD 517 nm) FRS (%) 99 ... trích ly polyphenol phương pháp siêu âm, tạo nhiều chế phẩm từ trà oolong, nâng cao khả ứng dụng thực phẩm, tiến hành đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm cải thiện q trình trích ly polyphenol. .. thành luận văn TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014 Tác giả luận văn Hồ Thị Ngọc Trâm iv TÓM TẮT Đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm cải thiện trình trích ly polyphenol từ trà oolong phụ phẩm? ??... NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH ******************** HỒ THỊ NGỌC TRÂM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM CẢI THIỆN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY POLYPHENOL TỪ PHỤ PHẨM TRÀ OOLONG Chun ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Mã