nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ lá xương rồng bàn chải( opuntina dillenii) và khảo sát khả năng ứng dụng dịch chiết từ lá xương rồng này làm màng bao bảo quản trái cây
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.8 MB, 88 trang )
i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT TÁCH PECTIN
TỪ LÁ XƯƠNG RỒNG BÀN CHẢI (OPUNTINA
DILLENII) VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ỨNG
DỤNG DỊCH CHIẾT TỪ LÁ XƯƠNG RỒNG NÀY
LÀM MÀNG BAO BẢO QUẢN TRÁI CÂY
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Giảng viên hướng dẫn : Th.s Chu Thị Bích Phượng
Sinh viên thực hiện : Lương Huỳnh Ngọc Diễm
MSSV: 0951100018 Lớp: 09DTP1
TP. Hồ Chí Minh, 2013
ii
LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời biết ơn chân thành đến Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP Hồ Chí
Minh đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài một cách thuận lợi nhất. Cảm ơn phòng thí
nghiệm trường đã cung cấp và phục vụ các hóa chất, dụng cụ trong suốt quá trình thực
hiện đề tài
Em vô cùng biết ơn sự hướng dẫn của cô Chu Thị Bích Phượng đã truyền đạt kiến
thức cũng như cách hoàn thành một bài báo cáo có khoa học nhất. Cảm ơn cô đã luôn
theo sát chúng em trong thời gian qua.
Xin cảm ơn đến các quý thầy cô và các bạn đã đóng góp ý kiến để hoàn thành đề
tài một cách thuận lợi.
Do kiến thức và khả năng tìm hiểu có hạn, nên chỉ dừng lại những điểm cơ bản
chưa đi sâu vào các vấn đề mà cô yêu cầu. Mong quý thầy cô và các bạn đóng góp thêm ý
kiến để em hoàn thành bài báo cáo một cách khoa học nhất.
`Xin cảm ơn.
Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 10, tháng 07, năm 2013
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm
iii
TÓM TẮT
Xương rồng bàn chải (Opuntina dillenii ) thuộc họ Cactaceae có thân lá phủ đầy gai,
hình như tai vợt, mộc thành bụi lớn. Xương rồng này sinh trưởng rất nhanh và rất thích hợp với
vùng đất khô hạn, nghèo dinh dưỡng của Việt nam như vùng đất ven biển miền Trung, Tây
Nguyên và cả trên đảo Trường Sa. Ngoài tính sinh trưởng tốt trên đất xấu, đất bạc màu, xương
rồng Nopal còn có ưu điểm là có độ che phủ cao, chống được cát bay. Người dân các vùng này
thường dùng làm hàng rào, thức ăn gia súc và chưa có thói quen dùng làm rau thực phẩm Theo
y học cổ truyền các loài xương rồng có khả năng chữa bệnh, trong đó có loại Opuntina. người ta
cho rằng cây xương rồng vợt gai có tác dụng làm thuốc do trong cây có một chất nhày là
heterosid flavonic. Bên cạnh đó, trên thê giới hiện này đã có nhiều nghiên cứu về tác dụng dược
lý của pectin trong lá xương rồng điển hình là pectin từ xường rồng Opuntina giúp điều hòa
lượng đường trong máu ở bệnh nhân tiểu đường loại II…, khả năng chiết tách và sử dụng xương
rồng còn rất ít.
Xuất phát từ những vấn đề trên tôi đã chọn đề tài nghiên cứu của mình là:“ Nghiên cứu quy trình
chiết tách pectin từ xương rồng bàn chải (Opuntina dillenii) và khảo sát khả năng ứng dụng của
dịch chiết từ lá xương rồng này làm màng bao bảo quản trái cây.”
Đề tài được thực hiện từ 22/04/2013 đến ngày 08/07/ 2013 tại trường Đại học Kỹ thuật
Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh. Đề tài đã thu nhận được các kết quả như sau:
Ở nội dung 1, chúng tôi xác định được trông xương rồng Opuntina dillenii có hàm lượng
ẩm cao 89 -92%, hàm lượng nito tổng là 0,527%, hàm lượng tro và lipid thì khá thấp lần lượt là
1,29 và 1,22%, hàm lượng vitamin C trong mẫu khá cao lên đến 110,88 mg/100g, protein trong
mẫu chiếm 0,312 – 0,63%, đường khử chiếm 0,225%.
Ở nội dung 2, chúng tôi đã xác định được mẫu xương rồng trưởng thành thích hợp để
chiết tách pectin bằng phương pháp kiềm hóa với tỷ lệ mẫu/ dung môi thích hợp là 1/1 với pH
chiết tách tối ưu cho công đoạn khử enzyme là pH4, pH cho công đoạn tách pectin là pH12, pH
cho công đoạn tủa enzyme là pH2 với tác nhân acid là HCl., hàm lượng pectin thô thu được
trong quy trình trên là 0,271 % và độ tinh khiết của petin thu dduocj khi thử bằng phương pháp
canxi pectac là 61,73%. Chúng tôi nhận thấy rằng, pectin trong Opuntina dillenii có hàm lượng
thấp khó có thể ứng dụng để chiết tách pectin từ xương rồng này.
Ở nội dung 3, chúng tôi nhận thấy dịch chiết từ xương rồng có độ nhớt rất cao có khả
năng bám tốt, khi có bổ sung PEG 10% kết hợp với CaCl
2
3% có thể nâng cao thời gian bảo
quản sơ ri lên đến 10 ngày.
Đây là đề tài có tính ứng dụng cao, nếu được tiếp tục đầu tư nghiên cứu sẽ góp phần nâng
cao giá trị kinh tế của cây xương rồng, góp phần phủ xanh những vùng đất khô cằn, hạn hán ở
các tỉnh miền trung nước ta và cải thiện đời sống cho người nông dân
iv
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined.
1.1. Tổng quan về xương rồng Nopal Error! Bookmark not defined.
1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân bố Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Cấu trúc hình thái của cây Error! Bookmark not defined.
1.1.3. Tính dược lý của cây Error! Bookmark not defined.
1.1.4. Ứng dụng trong đời sống Error! Bookmark not defined.
1.1.5. Tình hình sản xuất và tiêu thụ Error! Bookmark not defined.
1.2. Tổng quan về pectin Error! Bookmark not defined.
1.2.1. Nguồn gốc của pectin Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Cấu tạo của pectin Error! Bookmark not defined.
1.2.3. Tính chất của pectin Error! Bookmark not defined.
1.3. Phân loại và các chỉ số đặc trưng Error! Bookmark not defined.
1.3.2. Cơ chế tạo gel Error! Bookmark not defined.
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel Error! Bookmark not defined.
1.3.4. Ứng dụng của pectin Error! Bookmark not defined.
1.3.5. Một số phương pháp được sử dụng để chiết tách pectin từ thực vậtError! Bookmark not defined.
1.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước có liên quan đến đề tàiError! Bookmark not defined.
1.5. Tổng quan về màng bao trong bảo quản rau quả Error! Bookmark not defined.
1.5.1. Khái niệm về màng bao bảo quản rau quả Error! Bookmark not defined.
1.5.2. Màng polymer sinh học Error! Bookmark not defined.
2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined.
2.2. Vật liệu, hóa chất và dụng cụ nghiên cứu Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Vật liệu nghiên cứu Error! Bookmark not defined.
v
2.2.2. Hóa chất Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Dụng cụ thí nghiệm Error! Bookmark not defined.
2.3. Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Nội dung 1: Xác định một số thành phần hóa sinh của xương rồng Nopal Opuntina
dillenii Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Nội dung 2: Nghiên cứu quy trình trích ly pectin bằng phương pháp kiềm hóaError! Bookmark not defined.
2.3.3. Nội dung 3: Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình thu nhận
dịch chiết từ xương rồng Nopal và khảo sát khả năng sử dụng dịch chiết này làm màng
bao bảo quản trái sơ ri Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3 :Error! Bookmark not defined.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined.
3.1.Nội dung 1: Phân tích xác định một số thành phần hóa học cơ bản của lá xương rồng Nopal Opuntina dillenii Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Kết quả phân tích thành phần hóa học cơ bản của lá xương rồngError! Bookmark not defined.
3.1.2. Kết quả định tính hàm lượng pectin trong nguyên liệu Error! Bookmark not defined.
3.2. Nội dung 2: Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin bằng phương pháp kiềm hóaError! Bookmark not defined.
3.2.1. Thí nghiệm 1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu
suất chiết tách pectin Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Thí nghiệm 2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH ở giai đoạn khử enzyme trong
quy trình tách chiết pectin từ lá xương rồng Error! Bookmark not defined.
3.2.3. Thí nghiệm 3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến giai đoạn tách pectin trong
bã Error! Bookmark not defined.
3.2.4. Thí nghiệm 4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến giai đọan thu pectinError! Bookmark not defined.
3.2.1. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của tác nhân acid đến giai đoạn thu pectin Error! Bookmark not defined.
3.2.5. Thí nghiệm 6: Kết quả xác định hàm lượng pectin có trong pectin thô bằng phương
pháp canxi pectat Error! Bookmark not defined.
3.3. Nội dung 3: Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình thu nhận dịch
chiết từ xương rồng Nopal và khảo sát khả năng bảo quản của dịch chiết này trên trái sơ
ri Error! Bookmark not defined.
vi
3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mẫu/dung môi đến quá trình thu nhận
dịch chiết Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ổn định đến quá trình chiết dịchError! Bookmark not defined.
3.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát khả năng tạo màng bảo quản của dịch chiết có bổ sung
PEG Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined.
4.1. Kết luận Error! Bookmark not defined.
4.2. Kiến nghị Error! Bookmark not defined.
vii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1: Lá xương rồng Nopal Opuntina dillenii Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 2: Cấu tạo của phiến lá xương rồng Nopal OpuntinaError! Bookmark not defined.
Hình 1. 3: Chồi lá xương rồng Nopal (Lê Anh Tuấn, 2008) Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 4: Hoa và gai xương rồng Nopal Opuntia (Lê Anh Tuấn, 2008)Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 5: Phiến lá xương rồng Nopal Opuntia. Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 6: Rễ xương rồng Nopal Opuntia Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 7: Mặt cắt ngang thân xương rồng Nopal Opuntia . Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 8: Hoa xương rồng Nopal Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 9: Quả xương rồng Nopal Opuntia Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 10:Quả Nopal Opuntia cắt đôi với các hạt nhỏ và kích thước quả.Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 11: Hạt xương rồng Nopal Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 12: Liên kết của cellulose với pectin Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 13: Cấu tạo đơn vị của chuỗi pectin Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 14 Công thức HM pectin Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 15:Công thức LM pectin Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 16 : Cơ chế tạo gel bằng liên kết hidro Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 17. Cơ chế tạo gel bằng liên kết canxi Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 1Hình minh họa mẫu lá xương rồng già và non Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 2Kết quả thí nghiệm định tính pectin (A, B: lần lượt là mẫu lá xương rồng già và
non; mũi tên chỉ vết vẩn đục hay kết tủa) Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 3.Ảnh hưởng của pH đến tốc độ phản ứng của enzymeError! Bookmark not defined.
Hình 3. 4 Lá xương rồng trước và sau khi cắt gai. Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 5: Lá cương rồng đã được cắt hạt lựu Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 6Đun xương rồng ở 85
o
C trong 20 phút. Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 7Mẫu xương rồng sau khi đun và đang làm nguội Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 8Thao tác lọc hỗn hợp sau quá trình đun và làm nguội.Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 9Dùng mấy lắc để khuấy đảo hỗn hợp Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 10Pectin thô thu được trong giai đoạn tủa pectin từ phần rắnError! Bookmark not defined.
viii
Hình 3. 11Pectin tủa trong cồn. Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 12: Pec tin thô trước và sau khi sấy. Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 13Sản phẩm pectin thô thu được. Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 14:Sự biến đổi màu sắc, trạng thái của mẫu trái sơ ri theo thời gian bảo quảnError! Bookmark not defined.
Hình 3. 15:Sự biến đổi màu sắc, trạng thái của mẫu trái sơ ri theo thời gian bảo quảnError! Bookmark not defined.
ix
DANH MỤ C BẢ NG
Bả ng 1. 1: Hàm lượng pectin trong Opuntia và 1 số loài khácError! Bookmark not defined.
Bả ng 1. 2 Thành phần hóa học của quả O. dillenii tại một số vị trí địa lýError! Bookmark not defined.
Bả ng 1. 3:Thành phần hợp chất flavonoid trong Opuntia dilleniiError! Bookmark not defined.
Bảng 1. 4: Điều kiện tạo gel của pectin Error! Bookmark not defined.
Bảng 3. 1:Thành phần hóa học cơ bản của lá xương rồng Opuntina dilleniiError! Bookmark not defined.
Bảng 3. 2Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hàm lượng
pectin thu được Error! Bookmark not defined.
Bảng 3. 3Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH khử enzyme đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined.
Bảng 3. 4Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH giai đoạn tách đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined.
Bảng 3. 5: Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng trong giai đoạn thu pectinError! Bookmark not defined.
Bảng 3. 6: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của loại acid đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined.
Bảng 3. 7: Hàm lượng pectin có trong mẫu pectin thô Error! Bookmark not defined.
Bảng 3. 8 Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ mẫu /dung môi đên khả năng thu hồi dịch chiếtError! Bookmark not defined.
Bảng 3. 9Kết quả ảnh hưởng của thời gian ổn định đến khả năng thu hồi dịchError! Bookmark not defined.
x
DANH MỤ C BIỂ U ĐỒ
Biểu đồ 3. 1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hàm lượng
pectin thu được Error! Bookmark not defined.
Biểu đồ 3. 2Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH khử enzyme đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined.
Biểu đồ 3. 3Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH giai đoạn tách đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined.
Biểu đồ 3. 4. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng trong giai đoạn thu pectinError! Bookmark not defined.
Biểu đồ 3. 5: Ảnh hưởng của loại acid đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined.
Biểu đồ 3. 6: Kết quả khảo sát khả năng thu hồi dịch với các tỷ lệ mẫu/dung môi khác
nhau Error! Bookmark not defined.
Biểu đồ 3. 7: Khảo sát khả năng thu hồi dịch với các tỷ lệ mẫu/dung môi khác nhauError! Bookmark not defined.
Biểu đồ 3. 8: khảo sát sụ hao hụt khối lượng khi bổ sung PEG (bảng khác).Error! Bookmark not defined.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 1
MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài:
Xương rồng bàn chải (Opuntina dillenii ) thuộc họ Cactaceae có thân lá
phủ đầy gai, hình như tai vợt, mộc thành bụi lớn, phân bố dều ở các tỉnh miền
Trung Nam Bộ. Xương rồng Nopal sinh trưởng rất nhanh và rất thích hợp với
vùng đất khô hạn, nghèo dinh dưỡng của Việt nam như vùng đất ven biển
miền Trung, Tây Nguyên và cả trên đảo Trường Sa. Ngoài tính sinh trưởng tốt
trên đất xấu, đất bạc màu, xương rồng Nopal còn có ưu điểm là có độ che phủ
cao, chống được cát bay. Người dân các vùng này thường dùng làm hàng rào,
thức ăn gia súc và chưa có thói quen dùng làm rau thực phẩm Theo y học cổ
truyền các loài xương rồng có khả năng chữa bệnh, trong đó có loại Opuntina.
người ta cho rằng cây xương rồng vợt gai có tác dụng làm thuốc do trong cây
có một chất nhày là heterosid flavonic. Bên cạnh đó, trên thê giới hiện này đã
có nhiều nghiên cứu về tác dụng dược lý của pectin trong lá xương rồng, khả
năng chiết tách và sử dụng xương rồng còn rất ít.
Xuất phát từ những vấn đề trên tôi đã chọn đề tài nghiên cứu của mình là: “
Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ xương rồng bàn chải (Opuntina
dillenii) và khảo sát khả năng ứng dụng của dịch chiết từ lá xương rồng này
dung làm màng bao bảo quản trái cây.”
2.Mục đích nghiên cứu
Mục đích chính của nghiên cứu là tìm ra quy trình chiết tách pectin từ
xương rồng với hiệu quả cao nhất và xác định tính chất của xương rồng để từ
đó làm cơ sở ứng dụng vào việc bảo quản trái cây trong quy mô phòng thí
nghiệm.
3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tượng nghiên cứu:
-Xương rồng bàn chải (Opuntina dillenii ) được thu hái ở các tỉnh miền
trung.
3.2 Phạm vi nghiên cứu
-Nghiên cứu chiết pectin từ xương rồng
-Xác định tính chất của pecin chiết tách
-Ứng dụng kết quả nghiên cứu tạo màng bao bảo quản trái cây.
4.Phương pháp nghiên cứu:
4.1 Xác định một số thành phần hoá sinh của lá xương rồng.
- Xác định hàm lượng nước phương pháp trọng lượng.
- Xác định hàm lượng protein thô theo phương pháp Kjeldahl.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 2
- Xác định hàm lượng đường khử theo phương pháp DNS
- Xác định hàm lượng vitamin C bằng phương pháp chuẩn độ vứi iod.
- Xác định hàm lượng khoáng tổng số bằng phương pháp tro hoá.
- Xác định hàm lượng lipid theo phương pháp Soxhlet.
4.2 Xây dựng quy trình chiết tách pectin
- Lựa chọn quy trình chiết tách
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng pectin : dung môi, tỷ lệ
dung môi,nhiệt độ, thời gian, pH
5.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1 Ý nghĩa khoa học
- Xác định một số thành phần hoá học của xương rồng
- Xác định một số yếu tố công nghệ trong quá trình chiết tách, thu nhận
pectin với hiệu suất cao
- Xây dựng quy trình tạo màng .
5.2 Ý nghĩa thực tiễn.
- Cung cấp thông tin về nguồn pectin trong thân xương rồng phục vụ
cho quá trình khai thác, ứng dụng pectin sau này.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 3
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về xương rồng Nopal
1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân bố
Hình 1.1. Lá xương rồng Nopal Opuntina dillenii
Xương rồng Nopal thuộc xương rồng dạng phiến là loại xương rồng ăn được,
mọc tự nhiên rất nhiều trong các xa mạc Tây Bắc Mexico và Tây Nam Hoa Kỳ,
có tên tiếng Anh là Prickly Pear Cactus ( tạm gọi là Xương rồng lê gai ). Tên
dân gian là xương rồng bàn chải, xương rồng vợt, xương rồng tay thỏ…
Theo hệ thống phân loại thực vật :
Tên khoa học của cây là: Opuntia dillenii
Giới : Thực vật
Ngành : Magnoliophyta
Lớp : Magnoliopsida
Bộ : Caryophyllales
Họ : Cactaceae
Chi : Opuntia
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 4
Xương rồng Nopal là một cây rất dễ tính. Vốn là cây của sa mạc, với
đặc điểm hình thái phù hợp: lớp bì sáp trên lá dày tránh mất nước, cành lá
chứa một lượng lớn nhu mô có tác dụng như một “ bể nước” cho mô diệp lục tố
hoạt động, xương rồng Nopal có thể sinh trưởng và phát triển trên đất cát sa
mạc, trên vùng đất khô cằn, đất bạc màu, nghèo dinh dưỡng với một lượng mưa
hằng năm cực thấp.
Ở Việt Nam, cũng có loại xương rồng Nopal bản địa, mọc tự nhiên,
nông dân cũng có dùng cho gia súc nhưng chưa có thói quen dùng làm thực
phẩm cho người. Xương rồng Nopal châu Mỹ được du nhập và nghiên cứu từ
năm 2002 tại Trung tâm sinh học thực nghiệm Hà Nội (Viện ứng dụng công
nghê, Bộ khoa học và công nghệ). Hiện nay, xương rồng Nopal đã được nhân
giống thành công bằng 2 phương pháp nuôi cấy mô và kỹ thuật phân nhánh.
Năm 2006 -2007, trung tâm đã đưa trồng khảo nghiệm tại tỉnh Bình Phước và
Bà Rịa – Vũng Tàu. Cây xương rồng tiểu mộc cao đến 0,5 -3m, thân có những
lóng dẹp hình vợt, xanh dợt, mang nhiều nuốm có gai. Hoa vàng rồi đỏ to,
phiến hoa nhiều. Phì quả to 4-5 cm màu đỏ đậm. Hiện nay, xương rồng Nopal
được trồng rải rác (làm hàng rào hoặc làm cảnh) ở vùng Duyên Hải từ Huế đến
Bình Thuận (Trần Bá Thoại, 2011)
Hình 1.2 Cấu tạo của phiến lá xương rồng Nopal Opuntina
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 5
Hình 1.2 thể hiện cấu tạo của phiến lá xương rồng Nopal Opuntina.
Phiến lá có dạng phẳng hình thành từ các khớp nối với thân (cladode). Trên
phiến lá có những gai nhọn, cứng, kích thước 2 - 3cm (spine). Dưới chân gai là
các núm gai (areole) có chứa các sợi lông nhỏ (glochids), chúng bám chặt vào
gốc gai và sẽ bung ra khi nhổ phần gai.
Xương rồng Nopal sinh trưởng rất nhanh và rất thích hợp với vùng đất
khô hạn, nghèo dinh dưỡng của Việt nam như vùng đất ven biển miền Trung,
Tây Nguyên và cả trên đảo Trường Sa. Ngoài tính sinh trưởng tốt trên đất xấu,
đất bạc màu, xương rồng Nopal còn có ưu điểm là có độ che phủ cao, chống
được cát bay. ( Trần Bá Thoại, 2008)
Nopal sinh trưởng nhanh, đạt chiều cao 4 - 5 m, đường kính tán 3 - 4 m,
sinh khối có thể đạt từ 120 - 400 tấn/ha. Cây sinh trưởng và phát triển tốt ở địa
hình có độ cao từ 0 - 2.400 m, chịu nóng đến 50
0
C và thời tiết khô hạn. Về mặt
dinh dưỡng, lá xương rồng Nopal giàu carbohydrat, vitamin, canxi, acid amin
(lysin, isoleucin, treonin, valin, leucin, triptophan, metiomin và phenilanin, )
nên có thể dùng làm rau (vị gần giống như ớt Đà Lạt, chế biến hoặc ăn sống
như dưa leo), dược liệu (phòng trị các bệnh rối loạn tiêu hóa, béo phì, tim
mạch, tiểu đường Trái có vị chua ngọt, có thể dùng làm trái cây ăn tươi (có
khả năng giảm cholesterol, kháng viêm, chữa khô miệng, chán ăn). Theo các
nghiên cứu nước ngoài thì hoa xương rồng đặc biệt hiệu quả trong điều trị u
tuyến tiền liệt. Ngoài ra, Nopal còn được ứng dụng trong sản xuất mỹ phẩm
(hiện đã có trên 50 sản phẩm), làm chất nhuộm màu thực phẩm không độc
hại…
Hiện tại, các nhà khoa học Việt Nam đã nhân giống được 15 loại xương
rồng Nopal gồm 7 loại Nopal rau, 5 loại Nopal ăn quả và 3 loại Nopal làm thức
ăn cho gia súc và sẵn sàng chuyển giao cho bà con nông dân. (Nguyễn Thị
Ngọc Mai, Lương Thị Loan, 2010)
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 6
Hình 1.3 Chồi lá xương rồng Nopal (Lê Anh Tuấn, 2008)
1.1.2. Cấu trúc hình thái của cây
Gai
Liên tưởng đến cây xương xồng, mọi người đều nghĩ hình ảnh một loại
thực vật trơ trụi lá, thân thể bao quanh bằng các lưỡi gai nhọn. Gai xương rồng
chính là lá của chúng bị biến đổi. Một số xương rồng, gai và lông đều mọc lên
từ các cụm chân gai (areoles). Mục đích gai và lông là:
- Giảm thiểu tối đa sự thoát hơi nước.
- Đón bắt lượng mưa và sương đêm ít ỏi của vùng hoang mạc.
Chống lại các kẻ thù gây hại, nhất là các loài thú. Đối với các cây con
mọc ra từ thân, nếu vì một nguyên nhân nào đó mà rụng xuống, gai có nhiệm
vụ cố định chúng lại chung quanh thân cây mẹ hoặc bám vào lông thú vật để
chuyển đến một vùng đất khác. Nhờ có gai, cây con ít bị gió lốc và dòng chảy
cuốn đi khỏi nơi chúng vừa bám rễ.
Hình 1.4 Hoa và gai xương rồng Nopal Opuntia (Lê Anh Tuấn, 2008)
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 7
Da cây
Da cây xương rồng thường trơn láng, có độ dai dẻo nhất định, ít có tế
bào khí khổng. Mục đích là để hạn chế sự mất nước và giảm ảnh hưởng của
bức xạ mặt trời.
Hình 1.5 Phiến lá xương rồng Nopal Opuntia.
Rễ
Bộ rễ xương rồng thường bò lan theo chiều ngang hơn là chiều sâu. Lý
do chính là lượng nước trong đất nơi nó sống thường tập trung ở phần lớp đất
mặt (do lượng mưa ít nên những vùng này nước ngầm rất sâu hoặc không có
vỉa nước ngầm).
Hình 1.6 Rễ xương rồng Nopal Opuntia
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 8
Cấu tạo thân lá
Bên trong thân cây xương rồng là các màng nhầy dạng gel. Chính có
dạng này xương rồng mới giữ được một lượng nước lớn trong cơ thể để có thể
chịu đựng sự khô hạn trong một thời gian dài.
Hình 1.7 Mặt cắt ngang thân xương rồng Nopal Opuntia
Lá của O. dillenii đã được phân tích một cách tương ứng với lá của O.
inermis có thành phần trung bình sau khi thu hoạch 13-20 cm chiều dài, độ ẩm
91,7% trọng lượng tươi; protein 12,2, lipid 2,3, carbohydrate 55,5, chất xơ thô
13,8, và tro 16,8 phần trăm chất khô; acid ascorbic 17,9 và carotenoids 38,4 mg
trên 100 g nguyên liệu tươi. (Rodriguez – Felix and Cantwell, 1998)
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 9
Bảng 1.1. Hàm lượng pectin trong Opuntia và 1 số loài khác
(M.Goycoolea,2003)
Loài
Pectin tổng số(%)
Protopectin (%)
Pectin hòa tan(%)
Wet
Weight
Dry
Weight
Wet
Weight
Dry
Weight
Wet
Weight
Dry
Weight
Opuntia ficus-
indica var I
a
1.91
13.84
0.097
3.56
1.418
10.28
O.ficus-indica var
II
a
1.10
8.39
0.622
4.74
0.478
3.65
O.spp (Blanca I)
a
0.95
7.6
0.448
3.58
0.482
4.02
O.spp (Blanca II)
a
0.84
7.05
0.721
6.05
0.129
1.00
O.amylacea
a
1.40
9.58
0.685
4.69
0.715
4.89
O.megacantha
a
0.80
5.06
0.586
3.43
0.279
1.63
O.stepthacantha
a
0.97
6.59
0.605
4.38
0.365
2.21
O.robusta
a
3.30
26.61
0.653
5.26
2.64
23.87
Apple pomace
b,c
0.5-1.6
10-15
Citrus peel
c
20-30
Sugar-beet
pulp
b
1.00
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 10
Hoa
Hoa xương rồng thường có màu sắc rực rỡ, nổi bậc trong khung cảnh
hoang vắng của hoang mạc. Mục đích của màu sắc là để hấp dẫn các loại côn
trùng đến để tạo thuận lợi cho sự thụ phấn giúp bảo tồn nòi giống.
Hình 1.8 Hoa xương rồng Nopal
Trái
Trái xương rồng có vị ngọt, nhiều hạt. Điều này kích thích các loại
chim, dơi đến ăn và sau đó mang các hạt đi phát tán nhiều nơi khác để có thế hệ
xương rồng về sau.
Hình 1.9 Quả xương rồng Nopal Opuntia
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 11
Hình 1.10 Quả Nopal Opuntia cắt đôi với các hạt nhỏ và kích thước
quả.
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của quả O. dillenii tại một số vị trí địa lý
Vị trí
Thành phần
Đơn vị
Hàm lượng
Phía nam đảo
Tenerife – Tây Ban
Nha
Độ ẩm
%
81,68
Tro
%
0,44
o
Brix
10,35
pH
3,34
protein
%
0,52
Chất béo
%
0,71
Tổng chất sơ
%
9,49
Tổng phenol
mg/100g
117,0
Acid ascorbic
mg/100g
29,7
Đảo Penghu – Đài
Loan
Acid ascorbic
mg/100g
0,0 – 15,1
Tổng phenol
mg/100g
133,4 – 212,8
(Rodriguez – Felix and Cantwell, 1998)
Hạt
Hạt có nhiều trong quả của cây Nopal, hạt cứng, dẹp, màu nâu xám. Hạt
gồm có 2 lớp: lớp ngoài rắn chắc, lớp trong mọng nước. Theo nghiên cứu của
các nhà khoa học thuộc Đại học Bách Khoa (ĐHQG thành phố HCM) và Đại
học Bách khoa Hà Nội đã lấy hạt từ quả chín đỏ của cây xương rồng Nopal
được trồng tại huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận và tiến hành tách dầu béo. Kết
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 12
quả thu được lượng acid béo của dầu béo từ hạt xương rồng từ 63,62% -
69,06%. So sánh hàm lượng acid béo của dầu béo hạt xương rồng với các loại
dầu béo từ các loại hạt khác như ngô (59%), hạt coton (49-58%), hạt đậu nành
(51%), hạt thược dược (78%) hạt thuốc phiện (70%), dầu olive (10%), dầu cọ
(10%), hạt hướng dương (68%), hạt nho (73%), hạt vừng (45%)…. có thể nhận
thấy axít béo trong dầu béo hạt xương rồng là khá cao.
Đặc biệt, khi so sánh hàm lượng axít béo thu được từ dầu béo hạt xương
rồng Nopal Ninh Thuận với hàm lượng axít béo thu được của dầu béo hạt
xương rồng của một số nước thấy rằng: tương đương với dầu Tunisia (khoảng
70%), nhưng lại cao hơn dầu Đức (53%) tới hơn 10% và cao hơn rất nhiều so
với dầu tại Trung Quốc (3%). Đây là loại axít rất tốt cho sức khoẻ, hoàn toàn
không thể thiếu cho quá trình trao đổi chất ở những cơ thể mà không có khả
năng tự sinh ra loại axít này.
TS. Trần Thượng Quảng, năm 2010, Đại học Bách khoa Hà Nội cho
biết, chất béo của hạt xương rồng thường được sử dụng bổ sung để ngăn ngừa
một số bệnh như ung thư, viêm da, tiểu đường, xơ vữa động mạch, cao huyết
áp, đột quỵ, chống oxy hoá, giảm đau và sử dụng trong công nghiệp làm xà
phòng, mỹ phẩm, chất nhũ hoá,…)
Hình 1.11 Hạt xương rồng Nopal
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 13
1.1.3. Tính dược lý của cây
Theo y học cổ truyền các loài xương rồng có khả năng chữa bệnh, trong
đó có loại Opuntina. Trong Đông Y người ta cho rằng cây xương rồng vợt gai
có tác dụng làm thuốc do trong cây có một chất nhày là heterosid flavonic.
Xương rồng có tính vị đắng, tính mát, có tác dụng hành khí, hoạt huyết,
thanh nhiệt, giải độc, tán ứ, giảm ho.
Rễ và thân xương rồng được dùng để chữa tâm vị khí thống, bang, lỵ, trĩ
ra máu, ho, đau họng, nhọt phổi…Người ta dung toàn cây và rễ chữa viêm loét
dạ dày – hành tá tràng, ly, cấp tính, ung độc và phỏng.
Theo Tây y, xương rồng Nopal cho nhiều lợi ích , trong đó có tác dụng
điều hòa đường huyết và sức khỏe tim mạch. Cây xương rồng lê gai là thực
phẩm dinh dưỡng với 18 axit amin, vitamin B, khoáng chất và nhiều chất có
hoạt tính sinh học. Cây xương rồng cung cấp nhiều lợi ích sức khỏe:
Làm giảm đường huyết và điều chỉnh khối lượng đường huyết
Cây xương rồng đã được chứng minh là rất có triển vọng trong việc
giảm sự tăng đường huyết và giúp điều hòa lượng đường trong máu ở bệnh
nhân tiểu đường loại II. Chúng có chứa hàm lượng xơ hòa tan và không hòa
tan. Khi ăn hoặc trước khi ăn, các loại xơ giúp ngăn chặn sự hấp thụ
carbohydrate và đường vào máu khi bữa ăn đã được tiêu hóa. Quá trình này có
tác dụng làm giảm chỉ số đường huyết của bữa ăn và hỗ trợ sự trao đổi chất ổn
định hơn của lượng đường trong máu. Ngoài ra, cây xương rồng có chứa dinh
dưỡng thực vật xâm nhập vào máu và giúp điều chỉnh các phản ứng tế bào với
insulin. Đây là một cơ chế cực kỳ quan trọng đối với những bệnh nhân bị bệnh
tiểu đường loại II. Một nghiên cứu lâm sàng đánh giá một nhóm người bị tiểu
đường loại II, nhóm cao chỉ số đường trong máu này đã được giảm xuống mức
bình thường trong vòng một giờ sau khi sử dụng chúng. Người khỏe mạnh
không bị tiểu đường không bị ảnh hưởng gì và không gặp bất kỳ hiện tượng
giảm lượng đường trong máu.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 14
Cây xương rồng làm giảm nồng độ cholesterol LDL
Lá cây xương rồng có chứa sợi polysaccharide và sterol làm việc với
nhau để giúp LDL cholesterol thấp hơn cũng như triglyceride. Chủ yếu, cây có
thể làm giảm nồng độ chất béo không tốt trong máu bởi vì nó liên kết với muối
mật trong ruột, ngăn ngừa tái hấp thu vào máu. Ngoài ra, cây xương rồng có
chứa carotenoids và glycoprotein làm tăng hoạt động trong các thụ thể gan, hỗ
trợ mức lipid trong máu khỏe mạnh.
Cây xương rồng có tác dụng chống viêm
Cây xương rồng có chứa polyphenol, sterol, và glycoprotein, đó là chất
chống oxy hóa và có tác dụng kháng viêm. Điều này là quan trọng bởi vì các
thành phần này giúp loại bỏ và ngăn ngừa mảng bám trong mạch máu. Ngoài
ra, cây xương rồng có hiệu quả trong việc phòng chống bệnh viêm tim mạch.
Nó thúc đẩy phục hồi nhanh hơn, chữa lành và làm dịu kích ứng da. Trong
nhiều thế kỷ, xương rồng đã được sử dụng để điều trị bỏng nhẹ da, vết cắt, trầy
xước, vết côn trùng cắn.
Cây xương rồng và tiêu hóa
Như đã đề cập trước đây, cây xương rồng có đầy đủ các chất xơ hòa tan
và không hòa tan. Các chất xơ không hòa tan trong cây cây xương rồng kích
thích nhu động ruột hoạt động đều đặn. Cây xương rồng hỗ trợ đường ruột
khỏe mạnh và chức năng ruột. Cây chứa xơ và chất nhầy đã được chứng minh
giúp kiểm soát sự sản xuất acid dạ dày quá mức. Chúng giúp bảo vệ màng nhầy
dạ dày, cung cấp một pH đệm và lớp phủ trong dạ dày và đường tiêu hóa có thể
giúp ngăn chặn thiệt hại có thể xảy ra do ăn thức ăn quá nhiều gia vị, rượu,
aspirin và các dược phẩm khác. Nghiên cứu cho thấy cây xương rồng lê gai làm
giảm đáng kể tình trạng viêm đường tiêu hóa và gây ra một quá trình chữa bệnh
nhẹ nhàng trong trường hợp bị loét dạ dày.
Cây xương rồng Nopal còn có tác dụng giảm cân
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 15
Các chất xơ trong cây xương rồng thúc đẩy giảm cân lành mạnh bằng
cách tạo cảm giác no để mọi người không cảm thấy đói và ít có khả năng ăn
quá nhiều. Các chất xơ cũng giúp ức chế sự hấp thu đường vào máu, có thể dẫn
đến tăng cân. Điều đáng khích lệ về xương rồng so với các loại hình thức giảm
cân khác là xương rồng cung cấp nhiều chất dinh dưỡng và chất chống oxy hóa
có hỗ trợ sức khỏe tổng thể và dinh dưỡng.
Ngoài ra, Opuntina dillenii còn có các hoạt chất chống oxy hóa
Bảng 1.3 Thành phần hợp chất flavonoid trong Opuntia dillenii
Hợp chất
Lá
Hoa
Quả
Kaempferol
+
Kaempferide
+
Quercetin
+
+
3-O-Methylquercetin
+
Isorhamnetin
+
3-O-Methylisorhamnetin
+
Kaempferol 7-O-glucoside
+
Kaempferol 7-O-glucosy(14)-
glicoside
+
Kaempferol 3-O-arabinoside
+
Quercetin 3-O-glucoside
(Isoquercitrin)
+
Quercetin 3-O-rutinoside (Rutin)
+
+
3-O- Methylquercetin-7-O-
glucoside
+
Isorhamnetin 3-O-glucoside
+
Isorhamnetin 3-O- rutinoside
+
Catechin
+
Epicatechin
+
