Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu sản xuất sản phẩm giầu lycopen từ quả cà chua và đánh giá hiệu quả phòng chống rối loạn lipid máu của sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------------

NGUYỄN THỊ HỒNG MINH

Đề tài
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SẢN PHẨM GIẦU LYCOPEN TỪ
QUẢ CÀ CHUA VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHÒNG CHỐNG
RỐI LOẠN LIPID MÁU CỦA SẢN PHẨM
Chuyên nghành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống
Mã số: 62.54.02.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:

1. GS.TS Hà Duyên Tư
2. PGS.TS Nguyễn Thị Lâm

Hà nội 2012


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án này là cơng trình của riêng tơi. Các số liệu
cơng bố trong luận án này là trung thực, một phần đã được cơng bố trên các
tạp chí khoa học với sự đồng ý của đồng tác giả, phần còn lại chưa từng được
ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Hồng Minh


ii

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện nghiên cứu này, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ
và hỗ trợ của các thầy cô, đồng nghiệp, các cơ quan, bạn bè và người thân trong
gia đình.
Trước hết, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến GS.TS. Hà Duyên Tư
và PGS.TS. Nguyễn Thị Lâm đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ tơi trong suốt
q trình học tập, nghiên cứu để hồn thành luận án.
Tơi xin cảm ơn các giảng viên Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt
là các giảng viên bộ môn Quản lý chất lượng, Viện Công nghệ Sinh học – Công
nghệ Thực phẩm, các đồng nghiệp Viện Dinh dưỡng, cùng các cán bộ phòng quân y
Bộ tư lệnh Bộ đội biên phòng đã tạo điều kiện, giúp đỡ tơi trong q trình làm luận
án.


iii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ...............................................................................................................

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................
5
1.1. LYCOPEN VÀ VAI TRỊ SINH HỌC ........................................................
5
1.1.1. Cấu trúc và đặc tính sinh học của lycopen ..............................................
5
1.1.2. Hấp thu và phân phối lycopen trong cơ thể ............................................
9
1.1.3. Vai trò của lycopen đối với sức khỏe của con người ..............................
11
1.1.3.1. Vai trò của lycopen với rối loạn lipid máu và bệnh tim mạch .....
12
1.1.3.2. Vai trò của lycopen với bệnh ung thư ..........................................
14
1.1.3.3. Vai trò của lycopen trong phòng ngừa một số bệnh khác ...........
15
1.1.4. Khuyến nghị về liều sử dụng lycopen .....................................................
16
1.2. HÀM LƯỢNG LYCOPEN TRONG KHẨU PHẦN CỦA NGƯỜI VIỆT
NAM VÀ TRONG MỘT SỐ LOẠI QUẢ GIẦU LYCOPEN ĐƯỢC TRỒNG
Ở VIỆT NAM ...............................................................................................
16
1.2.1. Hàm lượng lycopen trong khẩu phần của người Việt Nam ....................
16
1.2.2. Giới thiệu về một số loại quả giầu lycopen được trồng ở Việt Nam ......
17
1.2.2.1. Gấc ...............................................................................................
17
1.2.2.2. Dưa hấu ........................................................................................
18

1.2.2.3. Đu đủ ............................................................................................
18
1.2.2.4. Cà chua ........................................................................................
18
1.3. CÀ CHUA: SẢN XUẤT, TIÊU THỤ, ĐẶC TÍNH VÀ GIÁ TRỊ DINH
DƯỠNG ........................................................................................................
19
1.3.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua trên thế giới và Việt Nam ..........
19
1.3.1.1. Trên thế giới .................................................................................
19
1.3.1.2. Ở Việt Nam ...................................................................................
20
1.3.2. Đặc điểm của quả cà chua .......................................................................
21
1.3.3. Độ chín của quả cà chua..........................................................................
22
1.3.4. Lycopen trong quả cà chua và các sản phẩm chế biến từ cà chua ..........
23
1.3.5. Các giống cà chua ...................................................................................
26
1.3.6. Một số sản phẩm cà chua chế biến ..........................................................
28
1.4. GIỚI THIỆU QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CÀ CHUA ..........................
29
1.4.1. Q trình chần .........................................................................................
30
1.4.2. Quá trình sấy ...........................................................................................
31
1.4.2.1. Sấy bằng máy sấy tang trống (trục lăn).......................................

31
1.4.2.2. Sấy bằng máy sấy chân không .....................................................
31


iv

1.4.2.3. Sấy bằng máy sấy phun ................................................................
32
1.5. MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CÀ
CHUA ...........................................................................................................
32
1.5.1. Ảnh hưởng của chế độ chần ....................................................................
32
1.5.2. Ảnh hưởng của quá trình sấy phun .........................................................
33
1.5.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch trước sấy phun .........
33
1.5.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ khơng khí sấy ........................................
34
1.5.2.3. Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu ..........................................
34
1.6. TÌNH HÌNH RỐI LOẠN DINH DƯỠNG LIPID, HỘI CHỨNG CHUYỂN
HÓA VÀ CÁC BIỆN PHÁP CAN THIỆP ..................................................
35
1.6.1. Tình hình thừa cân béo phì trên thế giới và ở Việt Nam ...........................
35
1.6.1.1. Trên thế giới .................................................................................
35
1.6.1.2. Ở Việt Nam ...................................................................................

36
1.6.2. Tình hình rối loạn dinh dưỡng lipid, hội chứng chuyển hóa trên thế giới và ở
Việt Nam ....................................................................................................
37
1.6.2.1. Trên thế giới .................................................................................
37
1.6.2.2. Ở Việt Nam ...................................................................................
37
1.6.3. Các biện pháp can thiệp giảm tình trạng rối loạn lipid máu ......................
38

CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .....................................................................................

42

2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ .......................................
2.1.1. Nguyên liệu .............................................................................................
2.1.1.1. Nguyên liệu chính ...........................................................................
2.1.1.2. Nguyên liệu phụ ..............................................................................
2.1.2. Thiết bị nghiên cứu..................................................................................
2.1.2.1. Thiết bị phòng thí nghiệm ...............................................................
2.1.2.2. Thiết bị sản xuất thử nghiệm ...........................................................
2.1.3. Phương pháp chần ...................................................................................
2.1.4. Phương pháp chà .....................................................................................
2.1.5. Phương pháp sấy .....................................................................................
2.1.6. Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm ......................................................
2.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ....................................................................
2.2.1. Phương pháp hóa lý ................................................................................
2.2.1.1. Xác định độ cứng của quả ..............................................................

2.2.1.2. Xác định hàm lượng chất khơ hịa tan ............................................
2.2.1.3. Xác định hàm lượng lycopen ..........................................................

42
42
42
42
42
42
42
43
43
43
43
43
43
43
43
44


v

2.2.1.4. Xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật ..................................
2.2.2. Phương pháp hóa sinh .............................................................................
2.2.2.1. Định lượng cholesterol toàn phần ..................................................
2.2.2.2. Định lượng triglycerid ....................................................................
2.2.2.3. Định lượng HDL-C huyết thanh .....................................................
2.2.2.4. Xác định hoạt tính chống oxy hóa - ức chế gốc tự do DPPH .........
2.2.3. Phương pháp vi sinh ................................................................................

2.2.3.1. Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí ..............................................
2.2.3.2. Xác định tổng số coliforms .............................................................
2.2.3.3. Xác định tổng số E. coli ..................................................................
2.2.3.4. Xác định B.cereus ...........................................................................
2.2.3.5. Xác định Cl. perfringens .................................................................
2.2.3.6. Xác định tổng số bào tử nấm men-nấm mốc ...................................
2.2.4. Phương pháp đánh giá cảm quan ............................................................
2.2.5. Phương pháp toán học .............................................................................
2.2.5.1. Qui hoạch thực nghiệm ...................................................................
2.2.5.2. Phân tích số liệu..............................................................................
2.3. PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM LÂM SÀNG ..........................................
2.3.1. Đối tượng nghiên cứu ..............................................................................
2.3.1.1. Đối tượng nghiên cứu cắt ngang ....................................................
2.3.1.2. Đối tượng nghiên cứu thử nghiệm ..................................................
2.3.2. Thiết kế nghiên cứu ................................................................................
2.3.3. Cỡ mẫu ....................................................................................................
2.3.3.1. Cỡ mẫu nghiên cứu thực trạng thừa cân béo phì và rối loạn lipid
máu .................................................................................................
2.3.3.2. Cỡ mẫu nghiên cứu thử nghiệm ......................................................
2.3.4. Chọn mẫu ................................................................................................
2.3.4.1. Chọn mẫu nghiên cứu thực trạng thừa cân béo phì và rối loạn
lipid máu ........................................................................................
2.3.4.2. Chọn mẫu nghiên cứu thử nghiệm ..................................................
2.3.5. Các biến số và chỉ tiêu cần thu thập ........................................................
2.3.5.1. Đánh giá thực trạng thể lực và dinh dưỡng ...................................
2.3.5.2. Đánh giá rối loạn lipid máu............................................................
2.3.6. Tổ chức thử nghiệm ................................................................................
2.3.6.1. Sản phẩm thử nghiệm......................................................................
2.3.6.2. Tổ chức phân phối sản phẩm, thu thập số liệu và theo dõi ............

44
45
45
45
45
46
46
46
46
46
47
47
47
47
48
48
50
50
50
50
50
51
52
52
52
53
53
53
55
55

56
56
56
57


vi

2.3.7. Đánh giá hiệu quả thử nghiệm ................................................................
2.3.7.1. Phân tích số liệu..............................................................................
2.3.7.2. Hiệu quả thử nghiệm .......................................................................
2.3.8. Đạo đức nghiên cứu thử nghiệm .............................................................

58
58
58
58

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .......................

60

3.1. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU CÀ CHUA ........................
3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn giống cà chua giàu lycopen ..................................
3.1.1.1. Đặc điểm ngoại hình và chỉ tiêu cơ lý ............................................
3.1.1.2. Hàm lượng lycopen trong các giống cà chua .................................
3.1.2. Nghiên cứu xác định độ chín chế biến và độ chín thu hoạch của quả cà
chua .........................................................................................................
3.1.2.1. Xác định độ chín chế biến ...............................................................
3.1.2.2. Xác định độ chín thu hoạch ............................................................

3.2. XÂY DỰNG QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CÀ CHUA GIẦU
LYCOPEN ....................................................................................................
3.2.1. Xây dựng qui trình chần cà chua .............................................................
3.2.1.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chần quả cà chua...
3.2.1.2. Tối ưu hóa q trình chần quả cà chua ..........................................
3.2.2. Xây dựng qui trình sấy phun sản xuất bột cà chua .................................
3.2.2.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun.................
3.2.2.2. Tối ưu hóa q trình sấy phun tạo bột cà chua giầu lycopen ........
3.2.3. Đánh giá kết quả sản xuất bột cà chua trong phịng thí nghiệm .............
3.2.4. Đánh giá kết quả sản xuất thử nghiệm bột cà chua .................................
3.2.5. Qui trình sản xuất bột cà chua giầu lycopen ...........................................
3.2.6. Chất lượng bột cà chua ............................................................................
3.2.6.1. Chất lượng bột cà chua ngay sau sản xuất ....................................
3.2.6.2. Theo dõi chất lượng bột cà chua theo thời gian bảo quản .............
3.2.7. Sơ bộ tính tốn giá thành bột cà chua giầu lycopen ................................
3.3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA BỘT CÀ CHUA GIẦU LYCOPEN
TRÊN ĐỐI TƯỢNG BỊ RỐI LOẠN LIPID MÁU ......................................
3.3.1. Đặc điểm thực trạng thừa cân béo phì và rối loạn lipid máu ..................
3.3.1.1. Phân bố đối tượng nghiên cứu theo tuổi và giới ............................
3.3.1.2. Thực trạng thừa cân béo phì của sĩ quan .......................................
3.3.1.3. Tình trạng rối loạn lipid máu của sĩ quan ......................................
3.3.2. Hiệu quả sử dụng bột cà chua giầu lycopen tới tình trạng rối loạn lipid
máu ..........................................................................................................

60
60
60
61
63
63

64
66
66
67
70
74
74
79
86
87
88
90
90
95
97
98
98
98
98
99
102


vii

3.3.2.1. Tình trạng lipid máu và lycopen trong huyết thanh của các đối tượng
được lựa chọn nghiên cứu thử nghiệm ........................................... 102
3.3.2.2. Hiệu quả sử dụng sản phẩm giầu lycopen đối với các chỉ số lipid và
lycopen trong huyết thanh ............................................................... 103
3.3.2.3. Hiệu quả thử nghiệm đối với một số yếu tố liên quan khác............ 108

3.3.3. Bàn luận................................................................................................... 110
3.3.3.1. Đặc điểm thực trạng thừa cân béo phì và rối loạn lipid máu ........ 110
3.3.3.2. Hiệu quả sử dụng sản phẩm giầu lycopen tới tình trạng rối loạn
lipid máu ......................................................................................... 113

KẾT LUẬN .........................................................................................................

118

KIẾN NGHỊ ..........................................................................................................

120

Danh mục các cơng trình đã cơng bố liên quan đến nội dung của luận án ...........

121

TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................

122

PHỤ LỤC ..............................................................................................................

134


viii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BMI

CVD
ADB
AOAC
CFU
DHA
DNA
DPPH
EPA
GC-ECD
HDL-C
HPLC
IDI
LDL-C
MPN
NCEP ATP
III
PDA
ROS
TB NM-NM
TCVN
VLDL
WHO
WPRO

Body Mass Index (Chỉ số khối cơ thể)
Cardiovascular Disease (Bệnh tim mạch)
Asian Development Bank (Ngân hàng phát triển châu Á)
Association of Official Analytical Chemists (Hiệp hội các nhà
hóa phân tích chính thống)
Colony-forming unit (Số lượng đơn vị khuẩn lạc)

Docosahexaenoic acid
Deoxyribo Nucleic Acid
1,1 -diphenyl-2-picrylhydrazyl
Eicosapentaenoic acid
Gas-Chromatograph-Electron Capture Detector
High Density Lipoprotein Cholesterol (Lipoprotein có tỷ trọng
cao)
High performance liquid chromatography (Sắc ký lỏng cao áp)
International Diabetes Institute (Viện nghiên cứu đái tháo đường
quốc tế)
Low Density Lipoprotein Cholesterol (Lipoprotein có mật độ
thấp)
Most probable number (Số có xác suất cao nhất)
National Cholesterol Education Program, Adult Treatment
Panel III (Chương trình giáo dục Cholesterol của Mỹ,
kênh điều trị cho người trưởng thành)
Photo Diode Array (Mạng quang hóa)
Reactive oxygen species (Dạng oxy hoạt động)
Tế bào nấm men nấm mốc
Tiêu chuẩn Việt Nam
Very Low Density Lipoprotein (Lipoprotein có mật độ rất thấp)
World Health Organization (Tổ chức Y tế Thế giới)
World Health Organization Western Pacific Region (Tổ chức Y tế


ix

DANH MỤC BẢNG
Bảng
1.1.

1.2.
1.3.
1.4.
1.5
1.6.
2.1.
2.2.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.

Tên bảng
Hệ số chống oxy hóa của một số carotenoid ..........................................
Hàm lượng lycopen trong một số bộ phận của cơ thể người .................
Hàm lượng lycopen trong một số loại quả ..............................................
Thành phần dinh dưỡng trong 100 g phần ăn được của quả cà chua ......
Hàm lượng lycopen trong cà chua và một số sản phẩm chế biến từ
cà chua .....................................................................................................
Ảnh hưởng của thời gian nấu tới hàm lượng lycopen trong cà chua ......
Tiêu chuẩn chất lượng đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79............
Đánh giá tình trạng dinh dưỡng theo BMI .............................................

Đặc điểm ngoại hình và một số chỉ tiêu cơ lý ở thời kỳ chín đỏ của
một số giống cà chua ...............................................................................
Hàm lượng lycopen ở thời kỳ chín đỏ của một số giống cà chua ..........
Hàm lượng lycopen của giống cà chua Savior ở các độ chín ................
Ảnh hưởng của thời kỳ thu hoạch tới hàm lượng lycopen......................
Khoảng biến đổi của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chần..............
Các thí nghiệm tiến hành và kết quả chần cà chua .................................
Kết quả phân tích hồi qui – hiệu suất thu hồi (Y) của quá trình chần.....
Khoảng biến đổi của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun dịch
cà chua ...........................................................................................................
Các thí nghiệm tiến hành và kết quả sấy phun..........................................
Kết quả phân tích hồi qui – hiệu suất thu hồi (Y1) của quá trình sấy
phun .........................................................................................................
Kết quả phân tích hồi qui – hàm lượng lycopen (Y2) của quá trình
sấy phun...................................................................................................

Trang
7
11
17
24
24
25
48
55
61
62
64
65
70

71
72
80
81
82
83

Hàm lượng lycopen và hiệu suất thu hồi bột cà chua sản xuất ở phịng
thí nghiệm ................................................................................................

87

Hàm lượng lycopen và hiệu suất thu hồi bột cà chua sản xuất thử
nghiệm .....................................................................................................

88

3.14.

Một số chỉ tiêu hóa lý của bột cà chua ...................................................

90

3.15.

Hoạt tính chống oxy hóa của bột cà chua ..............................................

92

3.16.

Một số chỉ tiêu vi sinh của bột cà chua ..................................................

92

3.17.

Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong bột cà chua .................................

94

3.13.


x

3.18.

Kết quả đánh giá cảm quan bột cà chua được pha trong nước ...............

95

3.19.

Chất lượng bột cà chua theo thời gian bảo quản .....................................

96

3.20.

Kết quả đánh giá cảm quan bột cà chua được pha trong nước theo
thời gian bảo quản ...................................................................................

96

3.21.

Sơ bộ tính tốn giá thành cho 1kg bột cà chua........................................

97

3.22.

Phân bố đối tượng nghiên cứu theo tuổi và giới .....................................

98

3.23.

Tình trạng BMI của đối tượng nghiên cứu..............................................

99

3.24.

Nồng độ các chỉ số lipid máu theo tuổi và giới.......................................

100

3.25.

Mối liên quan giữa chỉ số BMI và các chỉ số lipit máu ..........................

101

3.26.

Chỉ số lipid và lycopen trong huyết thanh của ba nhóm trước thử
nghiệm (T 0) .............................................................................................

103

3.27.

Thay đổi chỉ số cholesterol toàn phần (mmol/l) trước và sau thử nghiệm ..

104

3.28.

Thay đổi chỉ số triglycerid (mmol/l) trước và sau thử nghiệm ..............

104

3.29.

Thay đổi chỉ số HDL-C (mmol/l) trước và sau thử nghiệm....................

105

3.30.

Thay đổi chỉ số LDL-C (mmol/l) trước và sau thử nghiệm ....................

106

3.31.

Thay đổi chỉ số lycopen trong huyết thanh (µmol/l) trước và sau thử
nghiệm .....................................................................................................

106

3.32.

Hiệu quả thử nghiệm sản phẩm giầu lycopen .........................................

107

3.33.

Thay đổi các chỉ số nhân trắc, huyết áp ba nhóm nghiên cứu trước
và sau thử nghiệm....................................................................................

108

So sánh mức tiêu thụ lương thực thực phẩm giữa các nhóm trước
và sau thử nghiệm....................................................................................

109

3.34.


xi

DANH MỤC HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

1.1.

Cấu trúc phân tử của lycopen..................................................................

5

1.2.

Các dạng đồng phân all-trans và cis của lycopen ...................................

6

1.3.

Sắc ký đồ của các đồng phân cis và all-trans lycopen trong cà chua tươi,
nước sốt cà chua, huyết thanh và tuyến tiền liệt .....................................

9

1.4

Hấp thu lycopen trong đường ruột ..........................................................

10

1.5.

Sản lượng cà chua trên thế giới (2005 – 2009) ......................................

20

1.6.

Qui trình sản xuất bột cà chua.................................................................

30

2.

Qui trình triển khai nghiên cứu thử nghiệm............................................

54

3.1.

Ảnh hưởng của nhiệt độ chần tới hiệu suất thu hồi và hàm lượng lycopen
trong dịch quả ...........................................................................................

3.2.

Ảnh hưởng của thời gian chần đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng
lycopen của dịch quả ...............................................................................

3.3.

67
69

Ảnh hưởng của nhiệt độ chần và thời gian chần đến hiệu suất thu hồi
dịch quả ..................................................................................................

73

3.4.

Bề mặt đáp ứng của hiệu suất thu hồi dịch quả.......................................

73

3.5

Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrin đến hiệu suất thu hồi và
hàm lượng lycopen trong bột cà chua. ....................................................

3.6.

Ảnh hưởng của nhiệt độ khơng khí sấy đến hiệu suất thu hồi và hàm

lượng lycopen trong bột cà chua .............................................................

3.7.

75
77

Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến hiệu suất thu hồi và chất
lượng trong bột cà chua ...........................................................................

78

3.8.

Ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất thu hồi bột cà chua .................

83

3.9.

Ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng lycopen trong bột cà chua ...

84

3.10.

Bề mặt đáp ứng hiệu suất thu hồi và hàm lượng lycopen trong bột cà
chua thu được ..........................................................................................

85

3.11.

Mức độ đáp ứng mong đợi – sấy phun dịch cà chua...............................

86

3.12.

Qui trình sản xuất bột cà chua giầu lycopen ..........................................

89

3.13.

Sắc ký đồ hàm lượng lycopen trong bột cà chua ...................................

91


xii

3.14.

Sắc ký đồ chuẩn lycopen ........................................................................

91

3.15.

Sắc ký đồ dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong bột cà chua ............

93

3.16.

Sắc ký đồ chuẩn hóa chất bảo vệ thực vật..............................................

93


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Tình trạng rối loạn dinh dưỡng-lipid được các nhà nghiên cứu trên thế giới
đặc biệt quan tâm, xem đây là một vấn đề quan trọng của sức khoẻ cộng đồng ở mọi
quốc gia trên thế giới và là biểu hiện mà Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) gọi là “Hội
chứng Thế giới mới˝ [163]. Biểu hiện dễ nhận thấy của rối loạn dinh dưỡng-lipid là
tình trạng thừa cân-béo phì. Béo phì được biết đến như là một vấn đề sức khoẻ
cộng đồng quan trọng không chỉ ở những nước phát triển mà thậm chí cịn ở cả
các nước đang phát triển [162]. Ở người trưởng thành, thừa cân béo phì thường dễ
đi kèm với các rối loạn lipid máu, hội chứng chuyển hố, làm tăng nguy cơ mắc
các bệnh mạn tính khơng lây như đái tháo đường, bệnh tim mạch, tăng huyết áp và
một số bệnh ung thư.
Tổ chức Y tế Thế giới đã lên tiếng cảnh báo về gánh nặng của các bệnh mạn
tính khơng lây trong thế kỷ XXI nhất là bệnh tim mạch và đái tháo đường. Người ta
ước tính rằng hiện nay 60% nguyên nhân tử vong là do các bệnh mạn tính gây nên
và tới năm 2020 số ca tử vong do các bệnh mạn tính sẽ chiếm gần 3/4 tổng số ca tử
vong trên toàn thế giới. Nguy cơ của các bệnh mạn tính khơng chỉ có ở các nước

phát triển mà nó cịn là một thách thức lớn đối với các nước đang phát triển [69],
[123], [124]. Có thể nói tình trạng dinh dưỡng - lipid là chỉ điểm dịch tễ học quan
trọng đối với các bệnh mạn tính khơng lây liên quan dinh dưỡng.
Rối loạn dinh dưỡng lipid là hậu quả của nhiều nguyên nhân kết hợp, trong
đó một số nguyên nhân khó có thể điều chỉnh như yếu tố di truyền, gia đình, mơi
trường..., tuy nhiên, dinh dưỡng đóng một vai trị đáng kể và dinh dưỡng hợp lý
góp phần quan trọng trong dự phòng các rối loạn dinh dưỡng lipid [66].
Các chất chống oxy hóa có liên quan chặt chẽ với bệnh mạn tính trong đó có
bệnh rối loạn lipid máu. Các nhà khoa học đã tìm thấy vai trị quan trọng của các
chất chống oxy hóa mạnh trong tự nhiên như vitamin C, E, beta-caroten, đặc biệt là
lycopen, giúp cơ thể con người chống lại các tác nhân oxy hóa có hại cho cơ thể –


2

nguyên nhân gây ra nhiều bệnh mạn tính nguy hiểm như bệnh tim mạch, cao huyết
áp, ung thư…. Cơ chế chung của các chất chống oxy hóa là tác dụng ức chế oxy hóa
low density lipoprotein – cholesterol (LDL-C).
Lycopen - một chất thuộc họ carotenoid, có hoạt tính chống oxy hóa mạnh.
Cholesterol bị oxy hóa bởi các gốc tự do và lắng lại thành các mảng cứng và làm
hẹp động mạch. Với hoạt tính chống oxy hóa mạnh, lycopen có thể ngăn ngừa
LDL-C khỏi bị oxy hóa vì vậy nó đóng vai trị quan trọng trong việc ngăn ngừa
bệnh tim mạch và rối loạn lipid máu [107].
Với mục đích tạo ra sản phẩm giầu chất chống oxy hóa - lycopen từ quả cà
chua trồng ở Việt Nam sử dụng phòng chống rối loạn lipid máu chúng tôi lựa chọn
đề tài:
“Nghiên cứu sản xuất sản phẩm giầu lycopen từ quả cà chua và đánh giá
hiệu quả phòng chống rối loạn lipid máu của sản phẩm”

2. Mục tiêu nghiên cứu

1. Khảo sát hàm lượng lycopen trong một số giống cà chua trồng ở Việt nam ở
các độ chín khác nhau để lựa chọn giống cà chua và độ chín thích hợp làm
nguyên liệu sản xuất bột cà chua giầu lycopen.
2. Xây dựng qui trình cơng nghệ sản xuất bột cà chua giầu lycopen và xác định
chất lượng của sản phẩm.
3. Đánh giá hiệu quả của bột cà chua giầu lycopen đối với phòng chống rối
loạn lipid máu.

3. Nội dung nghiên cứu
− Khảo sát lựa chọn giống cà chua trồng ở Việt nam giầu chất chống oxy hóa –
lycopen và xác định độ chín của quả có hàm lượng lycopen cao nhất làm nguyên
liệu để sản xuất bột cà chua giầu lycopen.
− Xây dựng qui trình sản xuất bột cà chua giầu lycopen từ giống cà chua có độ
chín thích hợp đã được lựa chọn.
− Xác định chất lượng bột cà chua giầu lycopen được sản xuất.


3

− Xác định tình trạng dinh dưỡng: thừa cân – béo phì và rối loạn lipid máu ở các
đối tượng nghiên cứu.
− Đánh giá hiệu quả sử dụng bột cà chua giầu lycopen đối với việc phòng chống
rối loạn lipid máu qua sự thay đổi một số chỉ tiêu lipid máu của các đối tượng sử
dụng sản phẩm.

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
4.1. Ý nghĩa khoa học
-

Đã tìm ra được mối tương quan giữa hàm lượng lycopen trong quả cà chua với

giống cây trồng và độ chín của quả để có thể đưa ra được khuyến cáo trong việc
lựa chọn giống cà chua làm thực phẩm giầu lycopen nhằm phát triển trong lĩnh
vực trồng và chế biến cà chua. Đồng thời lựa chọn được độ chín thích hợp của
quả cà chua để làm nguồn nguyên liệu khai thác lycopen.

-

Góp phần xây dựng và hồn thiện qui trình cơng nghệ khai thác lycopen từ cà
chua.

-

Xác định được vai trò của lycopen và xây dựng được giải pháp có hiệu quả
trong việc phịng và chống bệnh rối loạn lipid máu.

4.2. Ý nghĩa thực tiễn
-

Dựa vào kết quả khảo sát hàm lượng lycopen trong một số giống cà chua trồng
phổ biến ở Việt Nam có thể giúp định hướng trồng giống cà chua giầu lycopen
để phục vụ tiêu dùng và làm nguyên liệu sản xuất sản phẩm giầu lycopen giúp
phịng ngừa các bệnh mạn tính.

-

Bước đầu đã đưa ra được sơ đồ công nghệ để sản xuất chế phẩm giầu lycopen từ
cà chua và dựa trên cơ sở này có thể hồn thiện để xây dựng qui trình sản xuất
chế phẩm ở qui mô công nghiệp để tạo ra một sản phẩm thực phẩm chức năng
mới cho Việt Nam.

-

Kết quả nghiên cứu hiệu quả của sản phẩm giầu lycopen đối với dự phịng rối
loạn lipid máu chính là cơ sở để mở rộng ứng dụng chế phẩm cà chua giầu


4

lycopen vào đời sống. Đồng thời cũng là một gợi ý cho người tiêu dùng có thể
sử dụng chế phẩm giầu lycopen hàng ngày, giúp hỗ trợ điều trị rối loạn lipid
máu và cải thiện tình trạng bệnh tật.
-

Các kết quả nghiên cứu của đề tài là một tài liệu tham khảo khoa học tốt và đầy
đủ về hàm lượng lycopen của một số giống cà chua được trồng phổ biến ở Việt
Nam, về thực trạng dinh dưỡng của các cán bộ sĩ quan, lợi ích của việc sử dụng
các sản phẩm từ cà chua đối với dự phòng rối loạn lipid máu cho giảng dạy,
nghiên cứu khoa học và cả cho sản xuất sau này.

5. Những điểm mới của luận án
-

Luận án là cơng trình nghiên cứu về vai trò của quả cà chua với tư cách là
nguyên liệu giầu lycopen để làm nguyên liệu sản xuất chế phẩm lycopen dùng
cho việc phòng chống rối loạn dinh dưỡng lipid, góp phần bảo vệ và nâng cao
sức khỏe dự phịng các bệnh mạn tính.

-

Lần đầu tiên ở Việt Nam có nghiên cứu hệ thống về nguyên liệu, công nghệ sản

xuất chế phẩm giầu lycopen từ cà chua, sử dụng chế phẩm thu được để phòng
chống rối loạn dinh dưỡng lipid và đã thu được kết quả khả quan góp phần
khẳng định lycopen trong cà chua là chất chống oxy hóa tốt.


5

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. LYCOPEN VÀ VAI TRÒ SINH HỌC
Lycopen là một chất hóa thực vật có màu đỏ sáng, thuộc họ carotenoid, có
trong một số loại rau, quả, như cà chua, dưa hấu… Thực vật và vi sinh vật tự tổng
hợp được lycopen nhưng động vật và con người thì không tự tổng hợp được [133].
Cà chua và các sản phẩm được chế biến từ cà chua được coi là nguồn lycopen quan
trọng nhất trong chế độ ăn của con người.
Lycopen khơng đơn thuần chỉ là một chất màu, nó cịn là một chất chống oxy
hóa nhờ khả năng làm vô hiệu các gốc tự do, đặc biệt là các oxy nguyên tử, do đó
lycopen có tác dụng bảo vệ chống lại các bệnh ung thư, xơ vữa động mạch và các
bệnh liên quan đến động mạch vành. Lycopen làm giảm sự oxy hóa LDL-C và giúp
làm giảm mức cholesterol trong máu.
1.1.1. Cấu trúc và đặc tính sinh học của lycopen

Hình 1.1. Cấu trúc phân tử của lycopen
Lycopen là một tecpen được tập hợp từ 8 isoprene. Công thức phân tử của
lycopen là C40H56 và có khối lượng phân tử là 536,88 dalton. Cấu trúc phân tử của
lycopen là một chuỗi hydrocacbon mạch thẳng khơng bão hịa chứa 11 nối đôi liêp
hợp và 2 nối đôi không liên hợp. Khác với các carotenoid khác hai vòng cacbon ở
hai đầu mạch của lycopen khơng kín [90], [133].

6

Hình 1. 2. Các dạng đồng phân all-trans và cis của lycopen
Vì cấu trúc của lycopen có các nối đơi nên lycopen có thể tồn tại ở cả hai
dạng đồng phân cis và trans (hình 1.2). Lycopen ở dạng đồng phân all-trans là dạng
đồng phân hình học chiếm ưu thế hơn được tìm thấy trong thực vật. Tuy nhiên,
lycopen có thể bị đồng phân hóa do ánh sáng, năng lượng nhiệt và các phản ứng hóa
học thành đồng phân dạng cis. Đồng phân dạng cis của lycopen cũng được tìm thấy
trong tự nhiên, bao gồm dạng đồng phân 5-cis, 9-cis, 13-cis và 15-cis. Mặc dù đồng
phân hình học dạng all-trans của lycopen chiếm ưu thế trong thực vật, nhưng trong
huyết thanh người, đồng phân dạng cis của lycopen chiếm 50% [74]. Động vật ăn
lycopen vào chủ yếu dạng đồng phân all-trans, nhưng trong huyết thanh và mơ
lycopen có ở dạng cis. Kết quả tương tự đã được tìm thấy trong huyết thanh người.
Lycopen trong các thực phẩm chế biến chủ yếu ở dạng đồng phân cis [74], [147].


7

Lycopen là một chất hòa tan trong chất béo và khơng hịa tan trong nước.
Lycopen được biết nhiều như là một chất chống oxy hóa. Cả hai cơ chế oxy hóa và
khơng oxy hóa đều liên quan đến hoạt tính bảo vệ sinh học của nó. Do cấu trúc của
lycopen thiếu vịng beta-ionone nên nó khơng thể tạo nên vitamin A và tác dụng
sinh học của nó trong cơ thể người có cơ chế khác với vitamin A. Do vậy, khác với
beta-caroten, lycopen khơng có hoạt tính của vitamin A, nó khơng phải là tiền tố
của vitamin A [59], [133].
Với cơng thức cấu tạo của lycopen cho phép nó khử hoạt tính của các gốc tự
do. Do các gốc tự do là các phân tử khơng cân bằng điện hóa, chúng có khả năng
phản ứng cao với các thành phần tế bào và gây ra sự phá hủy thường xuyên. Các
oxy nguyên tử là dạng hoạt động nhất. Các chất hóa học khơng tốt này được tạo nên
trong tự nhiên như là sản phẩm phụ của q trình oxy hóa trao đổi chất của các tế

bào. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng lycopen có hoạt tính chống oxy hóa
cao nhất trong số các carotenoid [59], [70].
Bảng 1.1. Hệ số chống oxy hóa của một số carotenoid [70]
Carotenoid

Hệ số chống oxy hóa

Lycopen

31

γ-caroten

25

Astaxanthin

24

Canthaxanthin

21

α-caroten

19

β-caroten

14

Zeaxanthin

10

Lutein

8

Lycopen có khả năng vơ hiệu hóa oxy nguyên tử, “bẫy” gốc tự do peroxyl,
ức chế oxy hóa DNA, ức chế peroxyt hóa lipid và trong một vài nghiên cứu cho


8

thấy lycopen có khả năng ức chế oxy hóa LDL-C. Khả năng vơ hiệu hóa các oxy
ngun tử của lycopen cao gấp 2 lần so với beta-caroten và cao hơn gấp 10 lần so
với alpha-tocopherol [70].
Do lycopen có chuỗi nối đơi liên hợp, chúng có khả năng đặc biệt vơ hiệu
hóa các gốc tự do (R• ), trong đó có oxy ngun tử. Lycopen có thể vơ hiệu hóa các
gốc tự do theo 3 phản ứng sau: (1) hình thành sản phẩm cộng, (2) nhường electron
thành gốc tự do và (3) tách hydro allyl.
1.

Hình thành sản phẩm cộng: Lycopen + R • → R-Lycopen•

2.

Nhường electron:

Lycopen + R• → Lycopen•+ + R

3.

Tách hydro allyl:

Lycopen + R• → Lycopen• + RH

-

Oxy nguyên tử là gốc tự do có hoạt tính cao được tạo thành trong q trình
chuyển hóa, chúng phản ứng với các axit béo khơng no, là thành phần chính của
màng tế bào. Do đó, lycopen có trong màng tế bào đóng vai trị quan trọng trong
việc ngăn ngừa tác hại của việc oxy hóa màng lipid, vì vậy ảnh hưởng đến độ dày,
độ bền của màng. Màng tế bào là “người gác cổng” cho tế bào, nó cho phép các
chất dinh dưỡng đi vào và ngăn ngừa không cho các chất độc đi vào tế bào. Vì vậy,
việc duy trì sự nguyên vẹn của màng tế bào là yếu tố then chốt trong việc phịng
ngừa bệnh tật [133].
Có nhiều yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của lycopene
trong thực phẩm. Lycopene có trong màng tế bào của thực phẩm. Lycopene được
giải phóng ra khỏi thực phẩm trong q trình tiêu hóa, cũng như trong q trình nấu
nướng và chế biến. Vì vậy, loại thực phẩm chứa lycopene là một yếu tố quyết định
quan trọng về khả năng sinh học của lycopene [137].
Nghiên cứu của Stahl và cộng sự (1992) cho thấy rằng các đồng phân dạng
cis của lycopen dễ hấp thu hơn đồng phân dạng all-trans. Hàm lượng lycopen trong
nước quả cà chua có chỉ 20% đồng phân dạng cis, trong khi trong huyết thanh người
có tới 50% đồng phân dạng cis sau khi sử dụng nước quả cà chua. Trong nghiên


9

cứu này cũng cho thấy các đồng phân dạng cis được hấp thu trong cơ thể người tốt
hơn đồng phân dạng all-trans. Đồng phân dạng cis hòa tan trong chất béo tốt hơn
[148].
Cà chua sống

Sốt cà chua

Huyết thanh

Tuyến tiền liệt

Thời gian lưu (phút)

Thời gian lưu (phút)

Hình 1.3. Sắc ký đồ của các đồng phân cis và all-trans lycopen trong cà chua
tươi, nước sốt cà chua, huyết thanh và tuyến tiền liệt [148]
1.1.2. Hấp thu và phân phối của lycopen trong cơ thể
Hấp thu lycopen từ thực phẩm bị ảnh hưởng bởi cấu trúc của thực phẩm chứa
lycopen bị phá vỡ, nhiệt độ nấu, sự có mặt của chất béo và hợp chất hòa tan chất
béo khác như các carotenoid khác. Tương tự như hấp thu các hợp chất hòa tan chất
béo khác, lycopen được hấp thu qua bộ máy tiêu hóa theo cơ chế trung gian
chylomicron [58], [130].


10

Khoang ruột
Lycopen

Diềm bàn chải

Tế bào niêm
mạc ruột

Bạch huyết
mạc treo ruột

Axit béo, Monoglyceride

Muối mật

Chuỗi phân tử
lycopen

Hình 1.4. Hấp thu lycopen trong đường ruột
Lycopen trong chế độ ăn được kết hợp với nhau thành chuỗi các phân tử
lycopen. Hấp thu lycopen vào trong niêm mạc ruột được giúp đỡ bởi chuỗi các axit
mật. Vì sản xuất ra mật được kích thích bởi chất béo trong chế độ ăn, nên tiêu thụ
chất béo cùng với bữa ăn chứa lycopen làm tăng hiệu quả hấp thu lycopen. Lycopen
được thấm qua màng nhầy của diềm bàn chải và được nén vào trong chylomicrons
để chuyển vào mô bạch huyết mạc treo ruột và đi vào trong máu [68].
Lycopen được hấp thu thông qua hệ thống tuần hoàn phân chia khắp cơ thể.
Các tế bào trong các mô khác nhau, bao gồm tuyến thượng thận, thận, mỡ, lá lách,
phổi, và các cơ quan sinh sản hấp thu lycopene nhờ tác động của enzyme lipase
lipoprotein trong chylomicrons. Lycopene có thể tích tụ trong gan, hoặc có thể được
tích tụ trong lipoprotein mật độ rất thấp (VLDL) và giải phóng ra từ gan để vào
máu. Hầu hết các carotenoid có mặt trước tiên trong chylomicron và phần VLDL.
Lipoprotein mật độ thấp (LDL) từ gan là chất mang chính của lycopene [68].

Lycopen là carotenoid chiếm ưu thế nhất trong huyết thanh người. Tinh hoàn, tuyến
thượng thận, tuyến tiền liệt, vú và gan là các cơ quan có mức lycopen cao nhất trong
cơ thể người [118], [147]. Hàm lượng lycopen trong một số bộ phận của cơ thể
người được trình bày ở bảng 1.2.


11

Bảng 1.2. Hàm lượng lycopen trong một số bộ phận của cơ thể người [133]
Cơ quan

Lycopen (nmol/g)

Tinh hoàn

4,34 - 21,36

Thượng thận

1,90 - 21,60

Gan

1,28 - 5,72

Tiền liệt

0,80

Vú

0,78

Tụy

0,70

Da

0,42

Đại tràng

0,31

Buồng trứng

0,30

Phổi

0,22 - 0,57

Thận

0,15 - 0,62

Dạ dày

0,20

1.1.3. Vai trò của lycopen đối với sức khỏe của con người
Mặc dù các nghiên cứu về lợi ích của lycopen mới chỉ được bắt đầu vào cuối
thế kỷ 20. Nhưng trong khoảng thời gian tương đối ngắn, các nhà khoa học đã đưa
ra được nhiều bằng chứng đáng kể cho thấy vai trò của lycopen đối với sức khoẻ
con người như làm giảm nguy cơ phát triển các bệnh ung thư, bệnh về tim mạch
như xơ vữa động mạch, bệnh mạch vành và sự lão hóa... do khả năng vô hiệu các
gốc tự do đặc biệt là các oxy ngun tử [59], [61], [79].
Q trình oxy hóa tham gia vào quá trình gây ra một số bệnh mạn tính.
Trong cơ thể con người, các hoạt động trao đổi chất, hoạt động sống và chế độ ăn
uống tạo ra các dạng oxy hoạt động (ROS) [134]. Các loại oxy nguyên tử và các
phá hủy do quá trình oxy hóa gây ra đã được chứng minh là nguyên nhân gây ra các


12

bệnh mạn tính của con người. Về bản chất, oxy nguyên tử là chất có hại và có thể
phá hủy DNA, chất béo, và các enzym. Các carotenoid, đặc biệt là lycopene, có khả
năng quét sạch các ROS và các gốc peroxyl, bảo vệ tế bào chống lại tổn thương do
oxy hóa gây ra [147], [159].
Trong vai trị như là một chất chống oxy hoá mạnh, lycopene ngăn cản sự
oxy hóa LDL-C, là các cholesterol "xấu" dẫn đến xơ vữa động mạch và bệnh động
mạch vành [61], [82]. Nguyên nhân gây ra sự lão hóa là do chuỗi phản ứng oxy hóa
của các gốc tự do. Chống oxy hố là cách tốt nhất ngăn chặn sự lão hóa của cơ thể.
Chất chống oxy hóa có khả năng tiêu hủy gốc tự do, ngăn chặn được những phản
ứng liên hoàn do gốc tự do gây ra, nhờ vậy mà chống được q trình lão hóa.
Lycopen chính là chất có tác dụng tiêu hủy gốc tự do mạnh [67], [159].
1.1.3.1. Vai trò của lycopen với rối loạn lipid máu và bệnh tim mạch
Vai trò của lycopen đối với việc giảm rối loạn chuyển hóa lipid máu thơng
qua hai yếu tố. Thứ nhất, nhờ hoạt tính chống oxi hóa mạnh, lycopen làm giảm q

trình oxi hóa gây nên bởi các dạng oxi hoạt động (ROS). Điều này làm hạn chế sự
oxi hóa LDL-C – được coi là nguyên nhân chính của chứng xơ vữa động mạch [58].
Thứ hai, lycopen được coi là có khả năng ức chế hoạt động của enzyme
hydroxymethyl-glutaryl coenzyme A (HMGCoA) tổng hợp cholesterol, giảm sự
thối hóa LDL-C trong cơ thể [128], [132].
Đã có nhiều nghiên cứu dịch tễ và thực nghiệm cho thấy lycopen bảo vệ chống
lại tác hại của oxy hóa lipid và góp phần giảm nguy cơ các bệnh mạn tính. Người ta
cũng quan sát thấy có sự giảm đáng kể oxy hóa lypid máu và DNA. Các tác giả Nhật
bản tìm hiểu hiệu quả của uống nước sinh tố cà chua chứa 15 và 45mg lycopen/ngày
cho thấy lợi ích trong việc giảm tình trạng vữa xơ động mạch [108]. Nghiên cứu của
Rao và cộng sự với mức lycopen ăn vào thấp (từ 5, 10 đến 20 mg/ngày) cũng cho thấy
mức lycopen huyết thanh tăng đáng kể từ 92% lên đến 216% và giảm peroxyt hóa lipid
trung bình 10% [132].