Chương 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN DPPH VÀ ABTS
Khả năng chống oxy hóa của thực phẩm được xác định bởi sự hiện diện của các chất chống oxy hóa khác nhau, với các cơ chế hoạt động khác nhau, do đó, khả năng chống oxy hóa của các sản phẩm thực phẩm nên được đánh giá bằng nhiều phương pháp xảy ra với các cơ chế khác nhau [40].
Trong nghiên cứu này, bốn phương pháp khác nhau đã được sử dụng để xác định khả năng chống oxy hóa. Sự đóng góp đáng kể của các hợp chất này trong bột roselle phun khô có thể được quy cho khả năng của quá trình vi nang hiệu quả được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách sử dụng maltodextrin [41].
Maltodextrin là một loại tinh bột thủy phân được sản xuất bằng cách thủy phân một phần tinh bột bằng acid hoặc enzyme thường được sử dụng làm nguyên liệu trong quá trình vi nang của các thành phần thực phẩm [42], [43]. Maltodextrin với DE thấp hơn chứa một tỷ lệ lớn các saccharide chuỗi dài, có thể dẫn đến nứt bề mặt và giảm rào cản oxy. Maltodextrin với DE cao hơn có thể tạo thành các hệ thống tường không thấm oxy và đậm đặc hơn để giữ lại các sắc tố anthocyanin tốt hơn [44]. Maltodextrin được phân loại trên cơ sở các giá trị tương đương dextrose (DE) của chúng và nguồn tinh bột mà chúng có nguồn gốc. Giá trị DE là mức độ thủy phân tinh bột thành xi-rô glucose: thuật ngữ của maltodextrin thường được sử dụng cho các giá trị DE tương ứng <20 và ≥20. Nói chung, các tính chất của maltodextrin có giá trị DE thấp hơn (nghĩa là ít bị thủy phân) gần với các loại tinh bột hơn, từ đó chúng có nguồn gốc; nghĩa là độ hút ẩm và độ hòa tan của chúng tăng lên trong khi độ tinh thể và khả năng bulking của chúng giảm khi giá trị DE tăng [45].
Các polysaccharide này cũng được sử dụng làm chất làm đặc để thay đổi các đặc tính vật lý và cấu trúc của các sản phẩm thực phẩm cung cấp những thay đổi rõ rệt về kết cấu, hương vị có trong thực phẩm [46][47].
Maltodextrin được coi là tác nhân vi bao tốt bởi vì nó thể hiện độ nhớt thấp ở hàm lượng chất rắn cao và độ hòa tan tốt. Maltodextrin được sử dụng chủ yếu làm chất hỗ trợ trong quá trình sấy phun, sấy khô nước ép trái cây, làm tăng nhiệt độ chuyển thủy tinh, làm giảm độ dính của bột và tạo sự ổn định cho bột. Rõ ràng, chúng có khả năng hình thành ma trận rất cần thiết trong việc hình thành các hệ thống tường [48]. Nó mang lại những ưu điểm có lợi như chi phí tương đối thấp, mùi thơm và hương vị
trung tính, độ nhớt thấp ở nồng độ chất rắn cao và bảo vệ tốt các hương vị chống lại quá trình oxy hóa [49]. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của vật liệu tường này là khả năng nhũ hóa thấp và khả năng lưu giữ biên của các chất bay hơi [50], [51]. Do đó, nó thường được sử dụng trong hỗn hợp với các vật liệu tường khác. Các tác nhân chất mang có thể được kết hợp để có được một ma trận hiệu quả và ổn định hơn [49].
DPPH (mg TE/g DW) 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1:50 1:60 1:70 1:80 1:90 1:100 ACN:MD (w/w) 150°C 160°C 170°C
Hình 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (°C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) lên hoạt tính bắt gốc tự do DPPH (mg TE/g DW) của bột bụp giấm sấy phun
Theo Suhag and Nanda (2016), hoạt động chống oxy hóa bột mật ong DPPH• dễ bị suy thoái do nhiệt trong quá trình sấy phun [52]. Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mang và nhiệt độ sấy phun lên khả năng bắt gốc tự do DPPH• từ đài hoa bụp giấm được thể hiện trên Hình 4.1. Kết quả cho thấy rằng nhiệt độ sấy phun và tỷ lệ chất mang cao gây ra ảnh hưởng đáng kể lên khả năng bắt gốc tự do DPPH•. Tỷ lệ chất mang tăng dẫn đến sự giảm đáng kể về khả năng bắt gốc tự do DPPH•. Khi tăng tỷ lệ chất mang từ 1:50 đến 1:100 thì khả năng bắt gốc tự do DPPH• giảm từ khoảng 4375.36−4384.02 mg TE/g DW đến 2418.02−3004.36 mg TE/g DW tương ứng. Ngoài ra, ở tỷ lệ chất mang cao (1:80−1:100) thì nhiệt độ sấy phun cao (170ºC) ảnh hưởng đáng kể lên khả năng bắt gốc tự do DPPH•. Điều này có thể được gây ra bởi sự gia tăng số lượng các
thành phần hoạt động bay hơi hoặc suy giảm. Ở mức tỷ lệ chất mang 1:50, khả năng bắt gốc tự do DPPH• và lượng các thành phần không hoạt động nhỏ hơn thì hiệu suất vi bao được tối đa hóa. Khi nhiệt độ không khí đầu vào tăng trong 1:50 và 1:70, tỷ lệ hoạt động bắt gốc tự do DPPH• cũng giảm; điều này có thể là do sự biến động của các thành phần hoạt tính sinh học hoặc các thành phần suy giảm.
Theo Mishra (2013), tăng nồng độ maltodextrin mà bản thân nó không có hoạt động bắt gốc tự do, dẫn đến hoạt động bắt gốc DPPH• thấp hơn. Bột có chứa 5% maltodextrin cho khả năng bắt gốc tự do cao hơn đáng kể (cơ sở wt khô) so với tỉ lệ 7 và 9% maltodextrin do tác dụng pha loãng của maltodextrin khi nồng độ của nó được tăng [53]. Tương tự, kết quả trong sấy phun bột trích từ dịch gấc được sấy phun của [54]. Do hoạt động bắt gốc tự do thấp tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn đã ảnh hưởng xấu đến cấu trúc của phenolics gây ra sự phá vỡ và hoặc tổng hợp thành các dạng khác nhau. Theo Silva (2014), bằng cách sấy phun trích từ vỏ nho đen jabuticaba (Myrciaria cauliflora). Một mối tương quan cao giữa lượng hợp chất phenolic và khả năng chống oxy hóa đã được quan sát thấy trong tất cả các loại bột được kiểm tra. [55].
Theo tác giả Souza (2014), khi vi bao dịch trích chứa anthocyanin từ trái nho Bordo (Vitis labrusca) sử dụng chất mang maltodextrin (DE=10) tại nhiệt độ sấy phun 130ºC−170°C, việc tăng tỷ lệ chất mang từ 10% lên 30% (w/w) làm giảm đáng kể khả năng bắt gốc tự do DPPH• của bột từ trái nho Bordo (Vitis labrusca) từ khoảng 25.4−74.9 μmol/g đến 28.0−69.8 μmol/g [56].
Trong xét nghiệm DPPH•, các chất chống oxy hóa có thể làm giảm DPPH• gốc màu tím ổn định thành diphenyl-picrylhydrazine màu vàng. Phương pháp này dựa trên việc giảm DPPH• trong dung dịch cồn với sự có mặt của chất chống oxy hóa tặng hydro do sự hình thành dạng DPPH-H không gốc trong phản ứng.
Nhiệt độ cao ảnh hưởng xấu đến cấu trúc của các hợp chất phenolic, gây phá vỡ cấu trúc, dẫn đến sự hình thành các hợp chất khác nhau, do đó làm giảm hoạt động chống oxy hóa [53]. Tuy nhiên, khả năng chống oxy hóa thấp hơn đã được tìm thấy trong đóng gói với nồng độ maltodextrin cao hơn so với đóng gói với nồng độ thấp hơn [53]. Tăng nồng độ maltodextrin mà bản thân nó không có hoạt động bắt gốc tự do, dẫn đến hoạt động bắt gốc tự do DPPH thấp hơn. Bột Amla (Emblica officinalis) chứa 5% mức maltodextrin cho thấy hoạt động bắt gốc tự do cao hơn đáng kể (cơ sở wt khô) so với 7 và 9% maltodextrin.
Đây có thể là tác dụng pha loãng của maltodextrin khi nồng độ của nó được nâng lên. Kết quả thu được mâu thuẫn với kết quả của Tuyen et al. (2010) đã nghiên cứu bột
nước gấc (Momordica cochinchinensis) đã phát hiện ra rằng việc thay đổi mức độ maltodextrin từ 10 đến 20% không có tác dụng đáng kể đối với toàn bộ hoạt động chống oxy hóa [54]. Trong việc lựa chọn vật liệu tường, maltodextrin rất hữu ích vì cân bằng tốt giữa chi phí và hiệu quả do nó có độ nhớt thấp ở tỷ lệ rắn cao và có sẵn ở các trọng lượng phân tử trung bình khác nhau [48], [57].
ABTS (mg TE/g DW) 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1:50 1:60 1:70 1:80 1:90 1:100 ACN:MD (w/w) 150°C 160°C 170°C
Hình 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (°C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) lên hoạt tính bắt gốc tự do ABTS (mg TE/g DW) của bột bụp giấm sấy phun
Khả năng chống oxy hóa của đài hoa bụp giấm sấy phun đã được xác định dựa trên cơ sở khả năng bắt gốc của gốc ABTS• tự do ổn định (Hình 4.2). Phương pháp dựa trên việc theo dõi sự giảm độ hấp thu của dung dịch gốc, điều này cho thấy rằng nhiệt độ sấy phun và tỷ lệ chất mang ảnh hưởng đáng kể lên hoạt tính chống oxy hoá của bột với các dung dịch có màu ổn định của ABTS•. Tỷ lệ chất mang càng tăng dẫn khả năng chống oxy hoá càng giảm. Khi tăng tỷ lệ chất mang từ 1:50 đến 1:100 thì khả năng chống oxy hoá giảm từ khoảng 7545.98−8291.80 mg TE/g DW đến 4540.61−6240.78 mg TE/g DW tương ứng. Nhìn chung, ở tỷ lệ chất mang cao (1:100) thì nhiệt độ sấy phun ảnh hưởng không đáng kể lên sự gia tăng hoạt động bắt gốc ABTS•.
Theo Peng (2013), đã quan sát thấy rằng tỷ lệ lõi với lớp phủ có ảnh hưởng đáng kể (p<0.05) đến hoạt động chống oxy hóa [58]. Hoạt tính chống oxy hóa của các mẫu được đóng gói được đánh giá bằng cách đo hoạt động quét gốc của chúng bằng phương pháp ABTS•. So với vật liệu cốt lõi, việc giảm hoạt tính chống oxy hóa của mẫu đóng gói P1, P2 và P3 được quan sát tương ứng với 85.90 và 93%, có thể là do sự khác biệt về nồng độ thủy phân hiệu quả. Xu hướng thay đổi hoạt động chống oxy hóa sau khi đóng gói tương tự như báo cáo trước đó đối với các thành phần hoạt tính sinh học khác [58].
Xét nghiệm ABTS• thể hiện gốc màu xanh lam/xanh lục được tạo ra từ quá trình oxy hóa ABTS• bằng kali persulfate, xét nghiệm này bị giảm khi có chất chống oxy hóa và mức độ khử màu được xác định tại một thời điểm cố định. Thử nghiệm này để đánh giá hoạt động bắt gốc tự do triệt để của các peptide [59]. Nhiệt độ cao ảnh hưởng xấu đến các cấu trúc, gây vỡ cấu trúc, dẫn đến sự hình thành các hợp chất khác nhau, do đó làm giảm hoạt động chống oxy hóa.
4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN FRAP VÀ CUPRAC
FRAP (mg TE/g DW) 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1:50 1:60 1:70 1:80 1:90 1:100 ACN:MD (w/w) 150°C 160°C 170°C
Hình 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (°C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) lên hoạt tính khử sắt FRAP (mg TE/g DW) của bột bụp giấm sấy phun
Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mang và nhiệt độ sấy phun lên hoạt tính chống oxy hóa từ đài hoa bụp giấm được thể hiện trên Hình 4.3. Kết quả cho thấy rằng tỷ lệ chất mang ảnh hưởng đáng kể lên khả năng khử ion Fe3+ của hoạt tính chống oxy hóa (FRAP). Tỷ lệ chất mang tăng dẫn đến giảm hoạt tính chống oxy hóa. Khi tăng tỷ lệ chất mang từ 1:50 đến 1:100 thì hợp chất chống oxy hóa giảm từ khoảng 7238.74‒ 8826.19 mg TE/g DW đến 5104.35−5278.86 mg TE/g DW tương ứng. Ngoài ra, ở tỷ lệ chất mang cao (1:100) thì nhiệt độ sấy phun ảnh hưởng không đáng kể đến hoạt tính chống oxy hóa của mẫu.
Tonon (2008) đã phát hiện ra rằng hàm lượng anthocyanin giảm từ 86.01 xuống 79.09% khi tăng nhiệt độ từ 150 đến 190°C trong sấy phun Acai (Euterpe oleraceae
Mart.) sử dụng maltodextrin làm chất vi bao. Giá trị FRAP của mẫu bột Tamarind (Tamarindus indica L.) sấy phun nằm trong khoảng 56.81‒311.63 mg FSE (Ferrous sulphate equivalent)/g TPP. Theo quan sát, các giá trị FRAP của TPP đang giảm khi tăng tỷ lệ của MD40, MD50, MD60 và không theo bất kỳ xu hướng nào với WPC (whey protein concentrate) [60], [61].
Tổng hàm lượng phenolic của bột me dao động từ 59.45 – 131.33 mg GAE/100 g. Tuy nhiên, Soong và Barlow (2004) đã báo cáo rằng tổng hàm lượng phenol trong thịt quả me (Tamarindus indica L.) là 160 mg GAE/100 g. Vì vậy, những kết quả này cho thấy trong quá trình sấy tổng hàm lượng phenolic đã giảm. Việc giảm này có thể là do sự phân tán của các tác nhân chất mang [62].
Trong việc lựa chọn vật liệu tường, maltodextrin rất hữu ích vì cân bằng tốt giữa chi phí và hiệu quả do nó có độ nhớt thấp ở tỷ lệ rắn cao và có sẵn ở các trọng lượng phân tử trung bình khác nhau [48], [57]. Khi tăng nồng độ của maltodextrin, do tính chất của nó không phải là chất có khả năng bắt gốc tự do cũng không có khả năng khử ion kim loại, dẫn đến giảm hoạt tính DPPH và FRAP. Đây có thể là do tác động pha loãng của maltodextrin khi nồng độ của nó được nâng lên [63]. Những kết quả này phù hợp với những báo cáo của [64] trong bột nước ép amla.
Tuy nhiên, Tuyen et al. (2010) nhận thấy rằng việc thay đổi mức độ maltodextrin từ 10% đến 20% không có tác dụng đáng kể đối với toàn bộ hoạt tính chống oxy hóa của bột nước ép gấc (Momordica cochinchinensis) [54]. Nhiệt độ cao ảnh hưởng xấu đến cấu trúc của các hợp chất phenolic, gây phá vỡ cấu trúc, dẫn đến sự hình thành các hợp chất khác nhau, do đó làm giảm hoạt tính chống oxy hóa [53]. Nhìn chung, khi tăng nhiệt độ sấy từ 120°C đến 200°C, tổn thất đáng kể của tổng hoạt tính chống oxy hóa đã được quan sát, từ 0.14 đến 0.08 mmol TE/g bột. Tuy nhiên, không có sự khác
biệt thống kê về tổng hoạt tính chống oxy hóa của các mẫu được sấy phun ở nhiệt độ 140°C và 160°C [54]. CUPR AC (mg TE/g DW) 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 1:50 1:60 1:70 1:80 1:90 1:100 ACN:MD (w/w) 150°C 160°C 170°C
Hình 4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (°C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) lên hoạt tính khử đồng CUPRAC (mg TE/g DW) của bột bụp giấm sấy phun.
Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mang và nhiệt độ sấy phun lên hoạt tính chống oxy hóa từ đài hoa bụp giấm được thể hiện trên Hình 4.4. Kết quả cho thấy rằng nhiệt độ sấy phun và tỷ lệ chất mang ảnh hưởng đáng kể lên hoạt tính chống oxy hóa (CUPRAC) của bột sấy phun. Khi tăng tỷ lệ chất mang từ 1:50 đến 1:100 thì khả năng chống oxy hóa giảm từ khoảng 10857.93–11616.71 mg TE/g DW xuống còn 6394.50 –7156.21 mg TE/g DW tương ứng. Trong quá trình vi bao bởi quá trình sấy phun, khi tăng nhiệt độ đầu vào dẫn đến sự giảm hiệu quả bảo vệ anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa (CUPRAC) khi sử dụng chất maltodextrin DE 20 [65].
Theo Murali (2015) trong quá trình vi bao bằng cách sấy phun, việc tăng nhiệt độ không khí đầu vào từ 150 đến 225°C dẫn đến khả năng lưu trữ anthocyanin giảm ở các giá trị 1461.23 mg/100 g xuống còn 1018.07 mg/100 g. Khi tăng nhiệt độ sấy phun cao hơn 150°C thì hàm lượng anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa (CUPRAC) của bột cà rốt đen sử dụng maltodextrin DE 20 giảm. Hàm lượng anthocyanin thay đổi đáng
kể do nhiệt độ tăng dẫn đến ảnh hưởng đến thành phần hoạt tính sinh học. Ở nhiệt độ không khí đầu vào 225°C, sử dụng maltodextrin DE 20 làm vật liệu chất mang thì lưu giữ hàm lượng anthocyanin thấp. Ở nhiệt độ không khí đầu vào 150°C, sử dụng maltodextrin DE 20 làm vật liệu chất mang thì lưu giữ hàm lượng anthocyanin cao [65].
Xét nghiệm CUPRAC dựa trên phép đo độ hấp thụ của chelate Cu (I)-neocuproine (Nc) được hình thành do phản ứng oxi hóa khử của các chất chống oxy hóa phá vỡ chuỗi với thuốc thử CUPRAC, Cu (II)-Nc, trong đó độ hấp thụ được ghi nhận ở mức tối đa bước sóng hấp thụ ánh sáng 450nm; do đó, đây là một phương pháp dựa trên chuyển điện tử (ET). Do khả năng oxy hóa khử thấp hơn của thuốc thử CUPRAC, làm giảm đường và acid citric - không phải là chất chống oxy hóa thực sự nhưng chất nền có thể oxy hóa trong các xét nghiệm tương tự khác không bị oxy hóa bằng thuốc thử CUPRAC.