1- Bổ sung 0,5% dịch chiết cô đặc (SPL1), 2- Bổ sung 1,5% dịch chiết cô đặc (SPL1), 3- Bổ sung 0,01% α-mangostin (GCM1), 4- Bổ sung 0,01% hạt nano tổ
hợp (CCG10), 5- Bổ sung 0,6% cao nước và 6- Mẫu đối chứng
Phân tích dữ liệu đo màu bằng hệ thống đo màu và xử lý ảnh (computer vision) (Bảng 3.13) và vi sinh vật hiếu khí tổng số (Bảng 3.14) cho thấy: Các mẫu bổ sung dịch chiết cơ đặc (SPL1) khơng có sự khác biệt về độ sáng (L) và sắc vàng (b) của giò so với mẫu đối chứng. Tuy nhiên cường độ màu hồng (a) lại có xu hướng giảm so với mẫu đối chứng Mẫu bổ sung chiết xuất α-mangostin (GCM1) với liều lượng 10,5 mg/100 g giị khơng có sự khác biệt về các giá trị đo màu (L, a và b), như vậy việc bổ sung 10,5 mg GCM1 không làm làm thay đổi độ sáng và màu sắc của giò. Mẫu bổ sung hạt tổ hợp CCG10 với hàm lượng 10,8 mg/100g giị có các giá trị đo màu a thấp hơn, b cao hơn và L tương đương với mẫu đối chứng,
giò, làm giảm sắc tố hồng và tăng sắc vàng cho giị. Sự tác động màu sắc này có thể do trong hạt tổ hợp chứa chiết xuất α-mangostin, hợp chất này có màu vàng sáng, vì vậy sự có mặt của nó làm cho sắc vàng của giị tăng lên, kéo theo giảm sắc tố màu hồng của thịt. Mẫu bổ sung 61,6 mg cao nước vào 100 g giị có các giá trị đo màu L, a và b đều không thể hiện sự khác biệt, cho thấy việc bổ sung chiết xuất này không ảnh hưởng tới màu sắc và độ sáng của giò.
Bảng 3.13. Đánh giá tác động của các chiết xuất tới màu sắc của giò sau 12 giờ bảo quản lạnh dưới 10oC
STT Loại chiết xuất bổ sung vào 100 g giò
Hàm lượng
(%)
Giá trị L Giá trị a Giá trị b
1 Chiết xuất cô đặc (SPL1) 0,5 80,67 ± 2,06ab -5,89 ± 0,18b 26,28 ± 0,85a
2 Chiết xuất cô đặc (SPL1) 1,5 80,67 ± 0,38ab -5,95 ± 0,64b 26,53 ± 0,15a
3 α-mangostin (GCM1) 0,01 81,17 ± 0,27ab -4,43 ± 0,09c 27,01 ± 0,37a
4 Hạt nano tổ hợp (CCG10) 0,01 82,50 ± 0,63b -7,77 ± 0,63a 28,51 ± 0,22b
5 Cặn nước 0,6 79,97 ± 0,58a -4,09 ± 0,36c 26,66 ± 0,30a
6 Mẫu đối chứng 0 81,99 ± 0,09ab -4,74 ± 0,55c 25,77 ± 0,97a
Bảng 3.14. Tổng số vi sinh vật hiếu khí trên mẫu giị có bổ xung các chiết xuất măng cụt sau 120 giờ bảo quản lạnh ở nhiệt độ <10oC
STT Loại chiết xuất bổ sung vào 100 g giò
Hàm lượng
(%)
Tổng số VSV hiếu khí (CFU/mL)
1 Chiết xuất cô đặc (SPL1) 0,5 700
2 Chiết xuất cô đặc (SPL1) 1,5 200
3 α-mangostin (GCM1) 0,01 20
4 Hạt nano tổ hợp (CCG10) 0,01 50
5 Cặn nước 0,06 200
6 Mẫu đối chứng 0 1,1 x 104
Tất cả các mẫu có bổ sung chiết xuất măng cụt đều có mật độ vi sinh vật hiếu khí tổng số thấp hơn rất nhiều so với mẫu đối chứng (không bổ sung chiết xuất), điều này cho thấy sự có mặt của các chiết xuất trong giị có khả năng kháng các vi
sinh vật hiếu khí. Mật độ vi sinh vật hiếu khí trong mẫu giị thường cao hơn gấp 550 lần mẫu giò chứa 0,01% α-mangostin (GCM1), 220 lần đối với mẫu bổ sung 0,01% chiết xuất hạt nano tổ hợp (CCG10), 55 lần mẫu giò chứa 0,06% cặn nước, 55 lần với mẫu chứa 1,5% chiết xuất cô đặc (SPL1) và 1,57 lần so với mẫu bổ sung 0,5% chiết xuất cô đặc (SPL1).
Như vậy, với thử nghiệm bổ sung các chiết xuất như GCM1, hạt nano tổ hợp CCG10 và cặn nước không làm ảnh hưởng tới độ sáng của giò, làm giảm sắc tố hồng của thịt và tăng sắc tố vàng cho sản phẩm giò (đối với chiết xuất hạt tổ hợp và chiết xuất cô đặc), đã cải thiện khả năng kháng vi sinh vật (đặc biệt với GCM1 và hạt nano tổ hợp CCG10 mật độ vi sinh vật hiếu khí tổng số thấp hơn 550 và 220 lần so với mẫu đối chứng), điều này gợi ý cho việc có thể sử dụng các chiết xuất măng cụt như là một chất bảo quản đối với sản phẩm giò.
3.6.2. Nghiên cứu ứng dụng chiết xuất măng cụt trong sản xuất rượu vang nho đỏ và rượu màu vang nho đỏ và rượu màu
Trong nghiên cứu này chúng tôi lựa chọn chiết xuất α-mangostin (GCM1) và hạt nano tổ hợp để bổ sung vào sản phẩm rượu trắng và rượu vang nho Ninh Thuận với mong muốn thu được sản phẩm:
- Từ rượu trắng tạo ra sản phẩm rượu màu giàu α-mangostin
- Từ rượu vang rượu vang nho Ninh Thuận thu được rượu vang giàu α- mangostin và ít bị biến đổi về màu sắc của rượu.
Hàm lượng chiết xuất α-mangostin (GCM1) và hạt nano tổ hợp CCG10 được tính tốn dựa trên đánh giá về hoạt tính và độc tính với tế bào thường dịng Vero, đánh giá sản phẩm dựa vào hàm lượng polyphenol tổng số theo TCVN 9745-1:2013 và cường độ màu bằng phương pháp quang phổ UV-Vis [152]. Kết quả thể hiện trên bảng 3.17 và Hình 3.28.
Quan sát các số liệu trên bảng 3.15 cho thấy hàm lượng polyphenol của tất cả các mẫu rượu có bổ sung các chiết xuất α-mangostin và hạt nano tổ hợp CCG cao hơn so với các mẫu không bổ sung chiết suất.
Phân tích các chỉ số màu cho thấy, cường độ màu chung I của các mẫu rượu bổ sung α-mangostin và hạt nano tổ hợp CCG10 hầu hết cao hơn so với mẫu rượu khơng bổ sung chứng tỏ sự có mặt của các chất này đã làm cho sản phẩm có màu đậm hơn. Chỉ số H lớn hơn 1 nhiều kết hợp với giá trị Y cao hơn nhiều lần so với các giá trị R và B đã chỉ ra tất cả các sản phẩm rượu bổ sung α-mangostin và hạt nano tổ hợp CCG10 đều có thiên hướng phát triển màu vàng.
Bảng 3.15. Chỉ số màu sắc và hàm lượng polyphenol của các sản phẩm rượu bổ sung hạt nano tổ hợp CCG10 và chiết xuất α-mangostin sau 10 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòng
Tên sản phẩm Chiết xuất Hàm lượng chiết xuất (g/100mL) Polyphenol (mgGAE/mL) I H Y (%) R (%) B (%)
Rượu trắng (Mẫu đối chứng) 0,001 - - - - - Rượu GCM1 GCM1 0,010 0,132 1,27 5,72 81,10 14,17 4,72 Rượu CCG10 CCG10 0,510 0,104 1,45 9,00 86,90 9,66 3,45 Vang nho đỏ Ninh Thuận (Mẫu đối
chứng) 0,343 1,01 2,79 66,34 23,76 9,90
Vang nho đỏ
GCM1 GCM1 0,051 0,440 1,03 3,04 67,96 22,33 9,71 Vang nho đỏ
CCG10 CCG10 0,567 0,606 1,01 2,96 67,33 22,77 9,90
“-” không xác định. Mẫu rượu trắng trong suốt, không màu.
I là chỉ số cường độ màu; H: Chỉ số trạng thái màu; Y là tỷ lệ màu vàng (%); R là tỷ lệ màu đỏ (%); B là tỷ lệ màu xanh (%).
Hình 3.33. Quan sát màu sắc của các mẫu rượu vang nho đỏ Ninh Thuận và rượu trắng sau khi bổ sung các chiết xuất α-mangostin và hạt nano tổ hợp CCG10
Rượu trắng có nồng độ ethanol 50% là sản phẩm rượu chưng cất, trong suốt và không màu, khi bổ sung các chiết xuất màu vàng α-mangostin và hạt nano tổ hợp CCG10 đã làm cho rượu chuyển từ không màu sang màu vàng sáng, đồng thời hàm lượng polyphenol tăng đột biến (đạt 0,132 (mgGAE/mL) (với rượu CGM1) và 0,104 (mgGAE/mL) (với rượu hạt nano CCG10)). Sự tăng đột biết hàm lượng polyphenol có thể lý giải do hoạt chất α-mangostin đã được hoà tan vào trong rượu gây ra. Về màu sắc của rượu sau bổ sung hoạt chất: cường độ màu chung I >1 và giá trị Y >80% cho thấy màu vàng chiếm ưu thế và lấn át sắc tố đỏ và xanh. Quan sát thực tế sản phẩm rượu (Hình 3.28) cũng phản ánh điều này, khi bổ sung các chiết xuất vào rượu cho thấy màu của rượu thay đổi từ không màu sang màu vàng, tuy nhiên một lượng chất
không tan lắng xuống đáy do khả năng hồ tan của α-mangostin hạn chế trong mơi trường ethanol 50%, và thành phần polyme carrageenan không tan trong rượu ethanol. Cường độ màu phụ thuộc vào hàm lượng hoạt chất α-mangostin giải phóng vào trong rượu. Như vậy, từ chiết xuất α-mangostin (GCM1) và hạt nano tổ hợp CCG 10 đã tạo ra sản phẩm rượu có màu vàng tươi giàu hoạt chất α-mangostin -một chất có nhiều hoạt tính qúy đã được kiểm chứng trong nghiên cứu này cũng như được các nhà khoa học chứng minh (điển hình như hoạt tính chống oxy hố, kháng viêm [86], kháng khuẩn, kháng nấm, kháng ký sinh trùng, kháng vi rút [11, 82, 83, 87, 88].
Với các mẫu rượu vang: rượu vang nho Ninh Thuận nguyên bản, màu nhạt và khơng có được màu đỏ như các loại rượu vang đỏ khác. Kết quả phân tích chỉ số màu cũng chỉ ra điều đó, tỷ lệ màu vàng (Y) chiếm 66,34%, trong khi màu đỏ (R) chỉ được 23,76%, việc bổ sung thêm chất có màu vàng càng làm tăng cường độ màu vàng cho sản phẩm. Tuy nhiên so sánh các kết quả về chỉ tiêu màu sắc, các giá trị I, H, Y, R và B của các mẫu bổ sung chiết xuất với mẫu không bổ sung chiết xuất cho thấy các số liệu khơng có sự khác biệt đáng kể. Mẫu bổ sung 0,567g/100ml hạt nano tổ hợp CCG10, cường độ màu chung (I) không thay đổi, tỷ lệ màu vàng (Y) tăng 0,9%, màu đỏ giảm 0,99%. Mẫu bổ sung 0,051g/100ml chiết xuất α-mangostin (GCM1), cường độ màu chung (I) tăng 0,01%, tỷ lệ màu vàng (Y) tăng 1,62%, màu đỏ (R) giảm 1,43%. Kết quả này chứng tỏ việc bổ sung chiết xuất α-mangostin (0,051g/100mL) và hạt nano tổ hợp CCG10 (0,57g/100mL) khơng có tác động rõ nét trong sự thay đổi màu sắc của rượu. Quan sát hình ảnh chụp các mẫu rượu vang nho (Hình 3.28) cũng cho thấy màu sắc giữa các mẫu có và khơng bổ sung chiết xuất α-mangostin, hạt nano tổ hợp không quan sát thấy sự khác biệt về màu. Ngược lại với màu sắc, hàm lượng polyphenol tổng số trong 2 mẫu lại có sự thay đổi đáng kể, tăng 28,28% (với mẫu bổ sung α-mangostin) và 76,67% với mẫu bổ sung hạt nano tổ hợp CCG10, sự khác biệt này là do hoạt chất α-mangostin đã hoà tan vào trong rượu gây ra. Tuy nhiên, khi so sánh giữa 2 mẫu rượu vang có bổ sung chiết xuất măng cụt với nhau thì thấy rằng: dù với một lượng ít hơn về đầu vào (với 0,048g α-mangostin chứa trong 0,567g hạt CCG10) nhưng mẫu rượu vang CCG10 cho hàm lượng polyphenol tổng số cao hơn tới 48,32% so với mẫu rượu vang α-mangostin (hàm lượng polyphenol tổng số của 2 mẫu lần lượt là 0,606 và 0,44 mgGAE/mL). Nguyên nhân có thể là do nồng độ ethanol trong rượu vang thấp nên độ hoà tan của chiết xuất α-mangostin giảm do tính kỵ nước của nó gây ra, tuy nhiên với hạt nano tổ hợp thì các polyme lại có khả năng hồ tan trong nước tốt khiến cho hạt này dễ dàng được phân tán trong rượu và α- mangostin được giải phóng vào mơi trường rượu.
Tóm lại, từ nghiên cứu khảo sát bước đầu ứng dụng chiết xuất α-mangostin (GCM1) và hạt nano tổ hợp CCG10 vào sản phẩm rượu màu và rượu vang nho đỏ Ninh Thuận cho thấy: việc bổ sung hai chiết xuất này đã làm tăng hàm lượng hoạt
chất chống oxy hoá, kháng khuẩn polyphenol (α-mangostin) tăng và tạo màu vàng cho sản phẩm rượu màu. Trong đó hạt nano tổ hợp bổ sung vào rượu vang nho Ninh Thuận cho hiệu quả hoà tan α-mangostin tốt hơn so với chiết xuất α- mangostin.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
1. Đã thu thập và phân tích thành phần hoá học (polyphenol, tanin, anthocynin, cellulose, pectin, tinh bột và tro) của vỏ quả măng cụt trồng ở 06 tỉnh: Bình Dương, Cần Thơ, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre, Lâm Đồng; Xác định khơng có sự khác biệt nhiều về hàm lượng các thành phần cơ bản của vỏ quả măng cụt giữa các vùng; Vỏ quả măng cụt khô Việt Nam là nguồn nguyên liệu tiềm năng để khai thác các hợp chất polyphenol (chiếm 19,29 ÷23,34 (% chất khô)), tanin (11,54÷14,50 (% chất khơ))
2. Đã khảo sát 3 phương pháp thu nhận chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học (polyphenol, tanin, xanthon) từ vỏ quả măng cụt Việt Nam: trích ly với dung mơi thơng thường, trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym và trích ly có hỗ trợ siêu âm; Xác định 2 phương pháp trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP-L và trích ly có hỗ trợ siêu âm đều có hiệu suất trích ly các hợp chất polyphenol tổng số đạt hơn 90% và đều có khả năng nâng cao hiệu suất thu nhận chiết xuất (làm tăng hiệu suất trích ly polyphenol tổng số lần lượt 5,76% và 4,52%), trong đó phương pháp siêu âm bảo tồn hoạt tính của các chiết xuất tốt hơn (IC50 của dịch chiết thơ đạt 59,84 (µg/mL)).
3. Đã phân lập và xác định được 9 thành phần hoá học trong cặn chiết ở phân đoạn ethyl acetate (cặn EtOAc) của vỏ quả măng cụt (với 7 hoạt chất đã biết: α, γ- mangostin, garcinone D, garcinone C, mangostanol, bannaxanthones A, 8- deoxygartanin và 02 hoạt chất lần đầu phân lập được từ vỏ quả măng cụt Việt Nam: garcinoxanthone V (GM10) công thức phân tử C24H26O8 và deoxygartanin A (GM5b) công thức phân tử C23H24O6).
4. Xác định các chiết xuất măng cụt Việt Nam thu được như chiết xuất cô đặc, cặn ethyl acetate, cặn nước và α-mangostin đều thể hiện hoạt tính chống oxy hố, hầu hết kháng các vi khuẩn Gram (+) nhất là vi khuẩn Staphylococcus aureus. Chiết xuất α-mangostin và cặn ethyl acetate có hoạt tính ức chế sự tăng sinh của tế bào thường dòng Vero (IC50 lần lượt là 2,68 và 25,42 µg/mL).
5. Đã chế tạo được hạt nano tổ hợp trên cơ sở 2 polyme tự nhiên carrageenan và chitosan với chiết xuất α-mangostin từ vỏ quả măng cụt Việt Nam (hàm lượng chiết xuất 5÷20% so với khối lượng polyme) (CCG); Xác định được các đặc trưng của hạt nano tổ hợp CCG: các hạt nano tổ hợp CCG có kích thước dao động từ 43÷1100nm, trong đó 100% hạt nano tổ hợp tải 5% và 10% α-mangostin cho kích thước hạt nhỏ hơn các liều lượng khác và nhỏ hơn 300nm); Hạt nano tổ hợp có khả năng hồ tan tốt hơn chiết xuất α-mangostin và giải phóng có kiểm sốt trong các dung dịch mơ phỏng có pH khác nhau và chứa 50% ethanol. Trong dung dịch pH
1,2; 6,8 và 7,4 chứa 50% ethanol q trình giải phóng nhanh (ở 120 phút đầu) tuân theo mơ hình Korsmeyer Peppas (KMP) còn ở giai đoạn giải phóng chậm sau đó tn theo mơ hình bậc 1 (FO); Xác định các hạt nano tổ hợp CCG tải 5÷20% α- mangostin có khả năng chống oxy hố yếu nhưng thể hiện hoạt tính kháng vi khuẩn Gram (+) (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis và Lactobacillus fermentum) tốt và khơng gây độc tính tế bào thường dịng Vero ở nồng độ <100 µg/mL.
6. Bước đầu khảo sát ứng dụng các chiết xuất măng cụt và hạt nano tổ hợp CCG10 trong sản xuất giò, rượu vang nho đỏ Ninh Thuận và rượu màu. Các sản phẩm giị có biểu hiện sắc tố vàng tăng nhẹ và có khả năng ức chế vi sinh vật hiếu khí tổng số tốt hơn so với sản phẩm khơng bổ sung (mật độ vi sinh vật hiếu khí tổng số thấp hơn 550 lần (với 0,01% chiết xuất α-mangostin), 220 lần (với 0,01% hạt nano tổ hợp CCG10). Sản phẩm rượu vang nho và rượu màu bổ sung chiết xuất α- mangostin măng cụt và hạt nano tổ hợp CCG10 có hàm lượng hoạt chất chống oxy hoá, kháng khuẩn polyphenol (α-mangostin) tăng, tạo màu vàng cho sản phẩm rượu màu, độ hoà tan của α-mangostin ở hạt nano tổ hợp CCG10 tốt hơn chiết xuất α- mangostin tự do trong môi trường rượu vang nho đỏ.
Kiến nghị
1. Nghiên cứu sâu hơn về ứng dụng các chiết xuất măng cụt, đặc biệt các hạt nano tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) vào trong sản xuất, chế biến, bảo quản nhiều loại thực phẩm khác nhau.
2. Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano tổ hợp từ carrageenan, chitosan với các hoạt chất khác như γ-mangostin, mangostanol, garcinone C, D, … phân lập được từ vỏ quả măng cụt và đánh giá các đặc tính, hoạt tính, định hướng ứng dụng của các vật liệu này.
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
1. Nguyen Thi Hien, Hoang Dinh Hoa, Nguyen Quynh Hoa, Pham Thi Tram, Nguyen Thi Minh Tu (2018), “Study on extraction of tannins from the Garcinia mangostana Linn peel in Viet Nam”, Journal of Science and Technology, Vol.56, No.4A,
2. Nguyen Thi Hien, Hoang Dinh Hoa, Nguyen Thi Minh Tu (2019), “Study of
ultrasound and enzyme assisted extraction of tannins from mangosteen peel in Vietnam”, Food Science and Applied Biotechnology, Vol.2(2), 130-139.
3. Thi Hien Nguyen, Thuy Chinh Nguyen, Thi Minh Tu Nguyen, Dinh Hoa Hoang, Do Mai Trang Tran, Dinh Thang Tran, Phuong Thai Hoang, Van Tan Le, Thi Kim Ngan Tran, Hoang Thai (2021), “Characteristics and Bioactivities of
Carrageenan/Chitosan Microparticles Loading α‐Mangostin”, Vol. 30, issue 2, pages 631–643.
4. Nguyen Thi Hien, Nguyen Thi Minh Tu, Hoang Dinh Hoa, Nguyen Thuy Chinh,