2. Nội dung nghiên cứu x
3.7. Khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm đến hiệu quả xử lý acrylamide bằng enzyme L-
L-Asparaginase trong cà phê
Sau khi khảo sát sự thay đổi của độ ẩm hạt cà phê tại 45oC theo thời gian từ 0 giờ đến 30 giờ, kết quả được thể hiện ở hình 3.15.
Hình 3.15. Sự thay đổi độ ẩm của cà phê theo thời gian sấy
Kết quả phân tích (hình 3.15) cho thấy độ ẩm của cà phê giảm từ 12.58% xuống 5% sau khi sấy ở 45°C trong vòng 30 giờ. Đồ thị trên có xu hướng phân ra làm 3 giai đoạn:
Giai đoạn ẩm giảm mạnh: % ẩm sau khi sấy giảm mạnh từ 12.52% (0 giờ) về còn 7.03% (10 giờ) giảm 5.49%, đường xu hướng gần như là một đường thẳng. Vì đây là giai đoạn giảm ẩm mạnh nhất trong suốt quá trình sấy, nên giai đoạn này chúng tôi chọn ra hai điểm để khảo sát, đó là mốc giờ sấy thứ nhất (khoảng 10.63 % ẩm) và mốc giờ thứ 5 (khoảng 8.36 % ẩm).
Giai đoạn ẩm giảm vừa: Khi sấy cà phê càng lâu, hàm lượng ẩm sẽ giảm càng chậm, giai đoạn từ 10 giờ (7.03% ẩm) đến 20 giờ (5.73% ẩm), lượng ẩm giảm 1.3%. Ở giai đoạn này, để giảm 1% ẩm, thì cần tận 7 giờ sấy, lâu hơn so với đoạn đầu. Chúng tôi quyết định chọn điểm khảo sát thứ 3 tại mốc giờ sấy thứ 13 (khoảng 6.62% ẩm).
Giai đoạn ẩm bão hòa (có xu hướng chững lại): Từ mốc 20 giờ (5.73% ẩm) đến mốc 30 giờ (4.99% ẩm), cho thấy sau 10 tiếng độ ẩm giảm 0.74%. Độ ẩm lúc này giảm rất chậm, gần như sự thay đổi không có ý nghĩa về mặt thống kê. Chọn điểm thứ 4 tại mốc giờ sấy thứ 24 ứng với độ ẩm khoảng 5.47%.
y = 0.0092x2- 0.4523x + 10.83 R² = 0.9519 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 % Ẩ m Thời gian (h)
57
Vậy qua khảo sát trên, chúng tôi chọn cà phê với 4 độ ẩm ban đầu khác nhau đem đi xử lí enzyme và khảo sát sự thay đổi hàm lượng acrylamide của các mẫu sau khi rang. Bốn độ ẩm đó là: 10.63 %, 8.36 %, 6.62% và 5.47%. Trong nghiên cứu của G.J.Drla cũng có đề cập, để tăng áp suất thẩm thấu, enzyme dễ đi vào hạt cà phê hơn, hiệu suất thủy phân cao hơn, thì độ ẩm lí tưởng ban đầu của cà phê nên <10% (Dria, Glenn James, & et al, 2007). Để tạo được các độ ẩm trên, chúng tôi thực hiện sấy đối lưu cà phê ở 45°C, tương ứng với các khoảng thời gian sấy: 1 giờ, 5 giờ, 13 giờ, 24 giờ.
Hình 3.16. Ảnh hưởng của độ ẩm đến hàm lượng acrylamide tạo thành
Kết quả phân tích (hình 3.16) cho thấy sự ảnh hưởng độ ẩm đến hàm lượng acrylamide tạo thành sau khi xử lý cà phê với enzyme L-Asparaginase. Nhìn chung, kết quả cho thấy rằng hàm lượng acrylamide sau khi xử lý với enzyme (nồng độ 3IU/ml) thấp hơn so với mẫu cà phê ở cùng độ ẩm khi không xử lý enzyme (0IU/ml).
Ở các mẫu cà phê có nồng độ 0IU/ml, hàm lượng acrylamide không có sự khác biệt ở các mốc độ ẩm khác nhau. Vì vậy hàm lượng acrylamide tạo thành không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm ban đầu của cà phê nguyên liệu.
Kết quả phân tích của chúng tôi cũng cho thấy rằng hàm lượng acrylamide sau khi xử lý enzyme (3IU/ml) giảm từ 1942.55mg/g (mẫu có độ ẩm 12.52%) xuống còn 1745.23mg/g tại độ ẩm 5.47%. Điều này có nghĩa là khi làm giảm độ ẩm xuống mức dưới 6%, cho kết quả acrylamide giảm. Điều này được lí giải trong nghiên cứu của Dria G. J.và cộng sự, (2007), ông cho rằng, việc làm giảm độ ẩm ban đầu làm thúc đẩy khả năng thẩm thấu của enzyme vào sâu bên trong hạt cà phê, đã làm tăng hiệu quả giảm acrylamide.
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 12.52% 10.63% 8.36% 6.62% 5.47% Hàm lư ợ ng ac ry lam ide ( m ic ro g/k g) Độ ẩm (%) 0IU/ml 3IU/ml
58
Tóm lại, sự khác nhau về độ ẩm ban đầu không có ảnh hưởng gì đến hàm lượng acrylamide tạo thành trong cà phê không xử lý enzyme (0IU/ml), nhưng làm giảm hàm lượng acrylamide tạo thành khi xử lý ở nồng độ là 3IU/ml. Đối với mẫu có xử lý enzyme thì hàm ẩm càng thấp (<6%) thì hiệu quả xử lý enzyme (3IU/ml) càng lớn, có khác biệt về ý nghĩa thống kê đối với các mức ẩm cao hơn.
3.8. Đánh giá cảm quan
Tiến hành bố trí thí nghiệm đánh giá cảm quan trên hai mẫu cà phê có và không có xử lý enzyme. Các mẫu cà phê được chuẩn bị như hình 3.17.
Hình 3.17. Chuẩn bị hai mẫu cà phê có và không có xử lý enzyme Kết quả đánh giá cảm quan được trình bày ở hình 3.18.
Hình 3.18. Đánh giá cảm quan mẫu cà phê có xử lý enzyme (CE) và không xử lý enzyme (KE) 3 3.5 4 4.5 5 Trạng thái Màu sắc Mùi Vị Trung bình KE CE
59
Kết quả phân tích (hình 3.18) thể hiện điểm trung bình chung về trạng thái, màu sắc, mùi vị của hai mẫu cà phê có (CE) và không có xử lý enzyme (KE). Điểm trung bình chung này cho thấy không có sự khác biệt giữa hai mẫu CE và KE. Mẫu có xử lý enzyme cho kết quả màu sắc và trạng thái tốt hơn mẫu KE. Đồng thời, thuộc tính mùi và vị của hai mẫu cà phê CE và KE cũng giống nhau. Điều này cũng tương đồng với kết quả nghiên cứu của Fei
Xu & cộng sự (2016), báo cáo nói rằngtác động của L - Asparaginase không làm ảnh hưởng
đến đặc tính cảm quan của sản phẩm cà phê. Đây là cơ sở cho tính ứng dụng của asparaginase vào sản xuất sau này. Enzyme thương mại này cũng được xác nhận an toàn cho sức khỏe (Kuilman & Wilms, 2007) từ Hoa Kỳ, sự chấp thuận của các cơ quan có thẩm quyền Đan Mạch và đánh giá tích cực từ Ủy ban hỗn hợp chuyên gia FAO / WHO về phụ gia thực phẩm (JECFA 2007; Novozymes Thụy Sĩ AG, 2007).
60
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
Từ kết quả nghiên cứu, chúng tôi rút ra một số kết luận sau:
Chế độ rang hạt cà phê ở 225oC trong thời gian 7 phút đảm bảo các đặc tính cảm quan tốt nhất.
Quá trình xử lý cà phê Robusta với L-Asparaginase ở các điều kiện: nồng độ enzyme 3IU/ml, thời gian là 30 phút, 37oC, pH 7.3 cho kết quả hàm lượng acrylamide thấp nhất 16.5 ± 0.5%.
Độ ẩm của cà phê ban đầu có ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý enzyme. Ở mức độ ẩm 5.47% (sấy 24 giờ) cho hiệu quả làm giảm hàm lượng acrylamide tốt nhất.
Hàm lượng đường khử và asparagine trong mẫu cà phê có xử lý L-Asparaginase thấp hơn so với mẫu cà phê không xử lý.
Kết quả đánh giá cảm quan cho thấy sản phẩm sau khi xử lý với enzyme không có sự khác biệt so với sản phẩm rang xay thông thường.
KIẾN NGHỊ
Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi nhận thấy vẫn còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu thêm nhằm hoàn thiện hơn phương pháp làm giảm hàm lượng acrylamide cà phê rang bằng L – Asparaginase. Do đó, chúng tôi mong rằng các đề tài sau sẽ tiến hành nghiên cứu các vấn đề sau đây:
Nghiên cứu về hiệu quả làm giảm hàm lượng acrylamide trong cà phê bằng L- Asparaginase chiết xuất từ nhiều nguồn vi sinh vật khác nhau.
Nghiên cứu kết hợp các phương pháp tiền xử lý (hấp, giảm kích thước, giảm caffein...) trước khi xử lý bằng L – asparaginase nhằm nâng cao khả năng làm giảm hàm lượng acrylamide tạo thành trong cà phê.
Thực hiện nghiên cứu làm giảm hàm lượng acrylamide trong cà phê với L- Asparaginase dựa trên kỹ thuật cho kết quả có độ chính xác cao hơn như sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid Chromatography).
Nghiên cứu khả năng làm giảm acrylamide bằng L – Asparaginase trên một số thực phẩm khác như khoai tây, sản phẩm bánh,….
61
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. A. Crozier; T. W. Baumann; H. Ashihara; T. Suzuki, IV; G. R. Waller. 1997. Pathways Involved in the Biosynthesis Caffeine in Coffea and Camellia. Pp: 106 – 113.
2. A. llly, R. Viani. 1995. Espresso Coffee, The Chemistry of Quality. Pp: 98. 3. ABIC, 2011. Brazilian Association of Coffee Industry (Technical information).
4. Agardh, E. E., Carlsson, S., Ahlbom, A., Efendic, S., Grill, V., Hammar, N., ... & Östenson, C. G. 2004. Coffee cnsumption, type 2 diabetes and impaired glucose tolerance in Swedish men and women. Journal of internal medicine, 255(6), 645-652. 5. Amrein TM, Schönbächler B, Escher F, et al. 2004. Acrylamide in gingerbread: Critical factors for formation and possible ways for reduction. J Agric
Food Chem. 52(13):4282–8.
6. Bagdonaite K, Murkovic M. 2004. Factors affecting the formation of acrylamide in coffee. Czech Journal of Food Science 22:22–24.
7. Bagdonaite, K., Derler, K., & Murkovic, M. 2008. Determination of acrylamide during roasting of coffee. Journal of agricultural and food
chemistry, 56(15), 6081-6086.
8. Balzer, H. 2001. Acids in Coffee. In Coffee: Recent Developments; Clarke, R. J., Vitzthum, O. G., Eds.; Blackwell Science: Oxford. Pp 18–32.
9. Basnet, P., Matsushige, K., Hase, K., Kadota, S., & Namba, T. 1996. Four di- O-caffeoyl quinic acid derivatives from propolis. Potent hepatoprotective activity in experimental liver injury models. Biological and Pharmaceutical Bulletin, 19(11), 1479-1484.
10. Batool, T., Makky, E. A., Jalal, M., & Yusoff, M. M. 2016. A comprehensive review on L-asparaginase and its applications. Applied biochemistry and biotechnology, 178(5), 900-923.
11. Belgin Erdoǧdu S, Palazoǧlu TK, Gökmen V, Şenyuva HZ, Ekiz Hİ. 2007. Reduction of acrylamide formation in French fries by microwave pre‐cooking of potato strips. J Sci Food Agric. 87(1): 133-7.
62
12. Belitz H-D, Grosch W, Schieberle P. 2009. Coffee, tea, cocoa. Food chem. Pp: 938-970.
13. Bencur P., Steinkellner H., Svoboda B., Mucha J., Strasser R., Kolarich D., Hann S., Kollensperger G., Glossl J., Altmann F., Mach L. 2005. Arabidopsis thaliana beta 1,2‐xylosyltransferase: an unusual glycosyltransferase with the potential to act at multiple stages of the plant N‐glycosylation pathway. Biochemical
Journal. 388, 515–525.
14. Boegl, Z. C. E. K. P. 2006. Impact of L-asparaginase on acrylamide content in potato products. Journal of Food and Nutrition Research. 45(4), 141-146.
15. Bravi, F., Bosetti, C., Tavani, A., Bagnardi, V., Gallus, S., Negri, E., ... & La Vecchia, C. 2007. Coffee drinking and hepatocellular carcinoma risk: a meta‐ analysis. Hepatology, 46(2), 430-435.
16. Chiang l c, Chiang W, Chang M Y. 2002. Antiviral activity of Plantago major extracts and related compounds in vitro. Antiviral Res., 55, 53–62.
17. Clarke, R. 1985. In: Coffee, 1st edition, Clarke, R. J., Macrae, R., eds. Essex, UK: Elsevier Applied Science Publishers; Vol. 1: Chemistry, p. 115.
18. Clarke, R. J. 2003. Coffee: green coffee/roast and ground. In: Encyclopedia of Food Science and Nutrition, 2nd edition, Caballero, B., Trugo, L. C., Finglas, P., eds. Oxford: Academic Press; Vol. 3.
19. Clifford, M. N. 1997. The Nature of Chlorogenic Acids – Are They Advantageous Compounds in Coffee. Pp 79–91.
20. Clifford, M. N., Knight, S., & Kuhnert, N. (2005). Discriminating between the six isomers of dicaffeoylquinic acid by LC-MS n. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53(10), 3821-3832.
21. DaMatta F, Ramalho J. 2006. Impacts of drought and temperature stress on coffee physiology and production: a review. Braz J Plant Physiol. Pp:55–81.
22. Damodaran M. 1932. The isolation of asparagines from an enzymic digest of edestin. Biochemical Journal. 26, 235–247.
23. Dria, G. J., Zyzak, D. V., Gutwein, R. W., Villagran, F. V., Young, H. T., Bunke, P. R., ... & Schafermeyer, R. G. (2007). U.S. Patent No. 7,220,440. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
63
24. Ericsson S. 2005. Acrylamide in Food Products: Identification, Formation and Analytical Methodology. Institutionen for Miljokemi, Stockholms Universitet. pp. 9-53.
25. Erkekoglu, P., & Baydar, T. 2014. Acrylamide neurotoxicity. Nutritional neuroscience.17(2), 49-57.
26. Esquivel, P., & Jiménez, V. M. 2012. Functional properties of coffee and coffee by-products. Food Research International, 46(2), 488-495.
27. Exon, J. H. 2006. A Review of the Toxicology of Acrylamide. Journal of
Toxicology and Environmental Health. Part B, 9(5), 397–41.
28. FAO/WHO. 2002. Counsultation on Health Implications of Acrylamide in Food. http://www.who.int/fsf/Acrylamide/SummaryreportFinal.pdf
29. Farah, A. (2012). Coffee constituents. Coffee: Emerging health effects and disease prevention. 1, 22-58.
30. Farah, A., de Paulis, T., Moreira, D. P., Trugo, L. C., & Martin, P. R. 2006. Chlorogenic acids and lactones in regular and water-decaffeinated arabica coffees. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54(2), 374-381.
31. Farah, Adriana, & Thiago Ferreira dos Santos. (2015). The coffee plant and beans: An introduction. Coffee in health and disease prevention, Academic Press. PP: 5-10.
32. Fischer, M., Reimann, S., Trovato, V., & Redgwell, R. J. (2001). Polysaccharides of green Arabica and Robusta coffee beans. Carbohydrate Research, 330(1), 93-101.
33. Friedman M, Levin CE. 2008. Review of methods for the reduction of dietary content and toxicity of acrylamide. J Agric Food Chem. 56(15): 6113-40.
34. Friedman, M. 2003. Chemistry, biochemistry, and safety of acrylamide. A review. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 51(16), 4504–4526.
35. Glei M, Kirmse A, Habermann N, Persin C, Pool-Zobel BL. 2006. Bread enriched with green coffee extract has chemoprotective and antigenotoxic activities in human cells. Nutr cancer, 56 (2): 182-192.
36. Gloess, A. N., Vietri, A., Wieland, F., Smrke, S., Schönbächler, B., López, J. A. S., ... & Yeretzian, C. 2014. Evidence of different flavour formation dynamics
64
by roasting coffee from different origins: On-line analysis with PTR-ToF-MS. International Journal of Mass Spectrometry, 365, 324-337.
37. Gökmen, V., Serpen, A., Açar, Ö. Ç., & Morales, F. J. 2008. Significance of furosine as heat-induced marker in cookies. Journal of cereal science, 48(3), 843- 847.
38. Granby K, Fagt S. 2004. Analysis of acrylamide in coffee and dietary exposure to acrylamide from coffee. Analytica Chimica Acta 520:177–182.
39. Granvogl, M., & Schieberle, P. 2006. Thermally generated 3- aminopropionamide as a transient intermediate in the formation of acrylamide.
Journal of Agricultural and Food Chemistry. 54(16), 5933-5938.
40. Guenther, H., Anklam, E., Wenzl, T., Stadler, R.H., 2007. Acrylamide in coffee: review of progress in analysis, formation and level reduction. Food Additives &
Contaminants. 24 (Suppl. 1), 60–70.
41. Ashihara, A. M. Monteiro, F. M. Gilies; A. Crozier. 1995. Biosynthetic Pathways of Caffeine in Coffea arabica teaves. Pp 589-598.
42. Hall S, Desbrow B, Anoopkumar-Dukie S, Davey AK, Arora D. et al., 2015. A review of the bioactivity of coffee, caffeine and key coffee constituents on inflammatory responses linked to depression. Food Res Int, 76: 626-636.
43. Hendriksen, H. V., Kornbrust, B. A., Ostergaard, P. R., & Stringer, M. A. 2009. Evaluating the potential for enzymatic acrylamide mitigation in a range of food products using an asparaginase from Aspergillus oryzae. Journal of Agricultural
and Food Chemistry. 57(10), 4168–4176.
44. Hendriksen, H. V., Kornbrust, B. A., Østergaard, P. R., & Stringer, M. A. 2009. Evaluating the Potential for Enzymatic Acrylamide Mitigation in a Range of Food Products Using an Asparaginase from Aspergillus oryzae. Journal of Agricultural
and Food Chemistry. 57(10), 4168–4176.
45. Hernández, J.A., B. Heyd, C. Irles, B. Valdovinos, G. Trystram, 2007. Analysis of the heat and mass transfer during coffee batch roasting. Journal of Food Engineering, 78(4): 1141-1148.
65
46. Holscher, W., Vitzthum, O. G., & Steinhart, H. (1990). Identification and sensorial evaluation of aroma-impact-compounds in roasted Colombian coffee. Cafe- cacao-the, 34(3), 205-212.
47. Zyzelewicz D, Nebesny E, Oracz J. 2010. Acrylamide - formation, physicochemical and biological properties [in Polish]. Bromatol Chem Toksykol. 43: 415-427.
48. International Coffee Organization (ICO). Statistics. Breakdown of exports of green Arabica and green Robusta of countries exporting significant volumes of both types of coffee June 2009, January 2011. www.ico.org (accessed January 21, 2011).
49. Jagerstad M, Skog K. Genotoxicity of heat-processed foods. Mutat Res 2005; 574: 156-172.
50. Kolling-Speer, L., Speer, K. 2005. The Raw Seed composition. In: ¨ Espresso Coffee, the Science of Quality. Illy, A., Viani, R., eds. Italy: Elsevier Academic Press; Pp. 148–178.
51. Kopanska, M., Muchacka, R., Czech, J., Batoryna, M., & Formicki, G. 2018. Acrylamide toxicity and cholinergic nervous system. Journal of Physiology and
Pharmacology. 69(6), 847-858.
52. Krivan V, Barth P, Morales A. 1993. Multielement analysis of green coffee and its possible use for the determination of origin. Microchimica Acta, 110 (4-6): 217-236.
53. Kukurová, K., Morales, F. J., Bednarikova, A., & Ciesarova, Z. (2009). Effect of L‐asparaginase on acrylamide mitigation in a fried‐dough pastry model. Molecular nutrition & food research, 53(12), 1532-1539.
54. Lantz, I., Ternité, R., Wilkens, J., Hoenicke, K., Guenther, H., & van der Stegen, G. H. D. (2006). Studies on acrylamide levels in roasting, storage and brewing of coffee.
55. Larsson, S. C., & Wolk, A. 2007. Coffee consumption and risk of liver cancer: a meta-analysis. Gastroenterology, 132(5), 1740-1745.
56. Lashermes P, Andrade AC, Etienne H. 2008. Genomics of Coffee One of the World’s Largest Traded Commodities, in Genomics of tropical crop plants. Springer. Pp: 203-226.
66
58. Lerouge P., Cabanes‐Macheteau M., Rayon C., Fischette‐Lainé A.C., Gomord V., Fayel. 1998. N‐glycoprotein biosynthesis in plants: recent developments and future trends. Plant Molecular Biology. 38, 31–48.
59. Lewin, B., Giovannucci, D., & Varangis, P. 2004. Coffee market: New