XỬ lý SIÊU âm THỊT QUẢ dâu tằm (MORUS ALBA) để sản XUẤT nước QUẢ GIÀU các CHẤT CHỐNG OXY hóa

XỬ LÝ SIÊU ÂM THỊT QUẢ DÂU TẰM (MORUS ALBA) ĐỂ SẢN XUẤT NƯỚC QUẢ GIÀU
CÁC CHẤT CHỐNG OXY HÓA
Phan Lê Hạnh Nguyên, Nguyễn Thị Nguyên Thảo, Lê Văn Việt Mẫn*
Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh
*E-mail:
Nghiên cứu này khảo sát sự ảnh hưởng các thông số công nghệ của quá trình xử lý siêu âm thịt quả
dâu tằm đến hàm lượng các chất chống oxy hóa trong nước quả. Tiếp theo, các điều kiện xử lý siêu âm
được tối ưu hóa bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm. Công suất và nhiệt độ siêu âm tối ưu lần lượt
là 10,36 W/g thịt quả và 63 oC. Khi đó, hàm lượng phenolic tổng trong dịch quả dâu tằm đạt cực đại là
1363 mg đương lượng acid gallic/L dịch quả; giá trị này cao hơn 63,3% so với mẫu đối chứng.
Từ khóa: chất chống oxy hóa, dâu tằm, dịch quả, phenolic, sóng siêu âm
1. Mở đầu
Cây dâu tằm thường được sử dụng trong y học đông do có nhiều tác dụng sinh học và dược lý.
Gần đây, nước ép dâu tằm đã đạt được một vị trí quan trọng trong thị trường nước giải khát bởi vì sản
phẩm này rất giàu phenolics là một hợp chất chống oxy hóa. Trong số các hợp chất phenolic trong dâu
tằm có anthocyanins là quan trọng nhất [1].
Quá trình trích ly là một quá trình quan trọng trong sản xuất nước trái cây. Những năm gần đây,
siêu âm đã được ứng dụng thành công trong quá trình trích ly nước ép trái cây để cải thiện năng suất và
chất lượng [2,3,4] nước ép. Cho đến hiện tại, các ứng dụng của siêu âm trong khai thác nước ép dâu tằm
đã không được xem xét. Mục tiêu của nghiên cứu này là i) để điều tra về tác động của kĩ thuật siêu âm
trong quá trình xử lý dâu ngâm vào hàm lượng chất chống oxy hóa trong nước ép ; 2i) để tối ưu hóa các
điều kiện của kĩ thuật siêu âm để tối đa hóa hàm lượng phenolic trong nước ép dâu
2. Nguyên liệu và phương pháp
2.1. Nguyên liệu:
Dâu tằm sử dụng trong nghiên cứu này được nhập từ Đà Lạt
2.2. Phương pháp thí nghiệm
2.2.1. Tác động của những điều kiện trong kĩ thuật siêu âm đến hàm lượng chất chống ô xi hóa trong dâu
tằm
Phần này bao gồm chế độ khảo sát. Thí nghiệm thứ nhất: Công suất siêu âm được thay đổi 0-13,3
W / g và nhiệt độ siêu âm được thực hiện ở 30 oC trong 2 phút. Thí nhiệm thứ hai: Nhiệt độ siêu âm dao
động từ 30 đến 80 oC và công suất siêu âm và thời gian 9,38 W / g và 2 phút, tương ứng. Thí nghiệm thứ

ba: Thời gian siêu âm đã được thay đổi từ 0 đến 10 phút và công suất siêu âm và nhiệt độ đã được cố định
ở 9.38 W / g và 60 oC. Cuối cùng dịch siêu âm thu được, được đem đi ly tâm và thu dịch trong phía trên
để phân tích thêm. Trong cả ba thí nghiệm trên, mỗi thí nghiệm chúng ta phải làm thêm một mẫu đối
chứng không xử lý siêu âm.


2.2.2. Tối ưu hóa điều kiện siêu âm để thu được hàm lượng hợp chất chống oxi hóa lớn nhất trong nước
ép dâu.
Thiết kế bề mặt phản ứng được sử dụng để xác định điều kiện tối ưu về công suất siêu âm và thời
gian siêu âm. Năm cấp độ của các biến độc lập và phần mềm Modde phiên bản 5.0 đã được sử dụng để
tạo ra các quy hoạch thực nghiệm và xử lý dữ liệu. Trong phần này, nhiệt độ siêu âm đã được cố định ở 60
o
C và làm kèm một mẫu đối chứng không cần siêu âm cũng đã được thực hiện.
2.3. Phương pháp phân tích
Vitamin C được định lượng bằng phương pháp HPLC [2]. Tổng số phenolics được đánh giá bằng
phương pháp quang phổ sử dụng thuốc thử Folin-Ciocalteu , hàm lượng phenolics tương đương với mg
acid gallic mỗi lít nước ép dâu tằm (mg GAE / L) [2]. Tổng hàm lượng anthocyanin được xác định bằng
cách sử dụng phương pháp pH-khác biệt [1]. Các hoạt động chống oxy hóa của nước ép dâu tằm đã được
đánh giá bởi phương pháp FRAP (Ferric Giảm khả năng của Plasma) và ABTS (2,2'-Azinobis-3ethylBenzoThiazoline-6-sulfonic acid) phương pháp [1].
2.4. Phân tích thống kê
Tất cả các thí nghiệm đã được thực hiện trong ba lần. Phương tiện được so sánh bằng nhiều thử nghiệm
nhiều với p <0,05. Phân tích phương sai đã được thực hiện bởi Statgraphics cộng, phiên bản 3.0.
3. Kết quả thí nghiệm và bàn luận
3.1. Tác động của điều kiện sonication vào mức độ chất chống oxy hóa có trong nước ép dâu
Từ hình 1, có thể thấy rằng sự gia tăng công suất siêu âm 0-9,38 W / g làm tăng nồng độ vitamin
C (2,2%), tổng số phenolics (18,5%) và anthocyanins (39,4%) (Hình 1 ). Mặc dù vitamin C đã được xem
là chất chống oxy hóa quan trọng trong nước ép trái cây [3], sự gia tăng vitamin C trong các mẩu là thấp
hơn so với tổng số phenolic và anthocyanin một lượng đáng kể. Tại công suất siêu âm 9.38 W / g, hoạt
động chống oxy hóa trong nước ép dâu tằm đạt tối đa; giá trị đánh giá bởi phương pháp FRAP và phương
pháp ABTS là 19,2% và 14,1%, tương ứng cao hơn so với mẩu đối chứng. Kết quả này tương tự đã được

báo cáo gần đây bởi Le et al. (2012), những người áp dụng siêu âm để tách các hợp chất vitamin C và
phenolic từ sơ ri. Theo các tác giả, siêu âm làm giảm kích thước hạt, làm tăng tỷ lệ pha trộn, cải thiện
chuyển giao khối lượng và tăng lượng trích ly [2]. Tuy nhiên, công suất siêu âm quá cao làm giảm hàm
lượng chất chống oxy hóa có trong nước ép. Nguyên nhân do các gốc hydroxyl sẽ phản ứng với vitamin C
và các hợp chất phenolic [5]. Kết quả là, mức độ hoạt động chống oxy hóa và chất chống oxy hóa của
nước ép thu được đã được giảm. Do đó, công suất siêu âm tại 9.38W / g đã được lựa chọn cho các thí
nghiệm tiếp theo.


Hình 1: Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng vitamin C (A), tổng lượng phenolics
(B), anthocyanins (C) và hoạt tính chống oxi hóa (D) của nước ép dâu

Hình 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng vitamin C (A), tổng lượng phenolics (B),
anthocyanins (C) và hoạt tính chống oxi hóa (D) của nước ép dâu
Ảnh hưởng của nhiệt độ siêu âm đến hàm lượng chất chống oxy hóa có trong nước ép dâu tằm
được thể hiện ở Hình 2. Khi tăng nhiệt độ 30-60 oC giảm nhẹ hàm lượng vitamin C cao nhưng tăng cường
nồng độ của tổng số phenolics và anthocyanins trong nước ép thu được. Điều này chứng tỏ rằng sự cải
thiện chức năng chống oxy hóa có trong nước ép dâu tằm trong phương pháp siêu âm chủ yếu quyết định
bởi sự gia tăng lượng phenolic. Nó có thể được giải thích rằng nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt dung môi
và tăng số lượng bong bóng trong nước ép. Những hiện tượng này cải thiện đáng kể lượng dịch trích thu
được[4]. Tuy nhiên, khi nhiệt độ siêu âm hơn 60 oC, tổng phenolic và anthocyanin cấp trong nước ép đã
giảm (Hình. 2). Mason & Lorimer (2002) cho rằng nhiệt độ quá cao làm giảm cường độ phá vỡ của các
bong bóng khí vì áp suất hơi cao. Ngoài ra, nhiệt độ quá cao thúc đẩy sự suy thoái của vitamin C và một
số hợp chất phenolic [5]. Mức độ chất chống oxy hóa có trong nước ép dâu tằm thu được giảm. Do đó,
60 oC Nhiệt độ siêu âm cho ép nước dâu được. Nhiệt độ tương tự cũng đã được báo cáo trong nghiên cứu
của Nguyễn et al. (2011), những người thực hiện việc xử lý siêu âm để tách nước ép ổi với các hợp chất
phenolic [3].


Hình 3 : Ảnh hưởng của thời gia siêu âm đến hàm lượng vitamin C (A), tổng lượng phenolics (B),

anthocyanins (C) và hoạt tính chống oxi hóa (D) của nước ép dâu
Sự ảnh hưởng của thời gian siêu âm lên hàm lượng chất chống oxi hóa được thể hiện ở hình 3.
Hàm lượng vitamin C có trong nước ép giảm dần khi thời gian siêu âm kéo dài. Ngược lại, nội dung của
tổng số phenolics, anthocyanins và hoạt động chống oxy hóa của nước ép dâu tằm tăng trong 6 phút đầu
tiên khi siêu âm và đạt tối đa. Với 6 phút siêu âm, mức phenolic cao hơn mẩu đối chứng 58,3%. Thời gian
siêu âm quá lâu làm tăng lượng gốc hydroxyl có ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động chống oxy hóa của
nước ép trái cây [5]. Do đó 6 phút là thời điểm thích hợp để khai thác chất chống oxy hóa có trong nước
ép dâu tằm. Kết quả tương tự đã được đề xuất bởi Le et al. (2012) để khai thác các hợp chất phenolic từ
trái cây sơ ri [2].
3.2. Tối ưu hóa các điều kiện siêu âm để tối đa hóa hàm lượng chất chống oxy hóa có trong nước ép dâu
Dựa trên kết quả của mục 3.1, với công suất siêu âm 9,38 W / g và nhiệt độ siêu âm 60 oC đã
được lựa chọn như các điều kiện trung tâm của thiết kế quay hỗn hợp trung tâm. Bảng 1 cho biết tổng
nồng độ phenol trong nước ép dâu, mỗi lần chạy theo quy hoạch thực nghiệm. Nhiều phân tích hồi quy
được thực hiện trên các dữ liệu thực nghiệm và hệ số thống kê của mô hình được đánh giá có ý nghĩa với
một sinh viên t-test. Các kết quả thu được cho thấy rằng tất cả các hệ số là trọng yếu (P <0,05). Các
phương trình dự đoán được như đưa ra dưới đây:
Y = 1344 + 26.86X1 + 11.55X2 - 29.50X12 - 42.01 x22 + 17.50X1X2
Trường hợp Y, X1, X2 là tổng số phenolics trong nước ép dâu tằm (mg GAE / L), công suất siêu
âm (W / g) và thời gian siêu âm (min), tương ứng.
Các mô hình hồi quy có ý nghĩa (P <0,05) vì hệ số xác định (R2) của mô hình cho các phản ứng
là 0,961. Theo phân tích phương sai, giá trị F- là hơn 6,22 lần so với giá trị F liệt kê
Phản ứng bề mặt đồ thị phương trình trên được minh họa trong Hình 4. Thay đổi trong sức mạnh
siêu âm hoặc thời gian dẫn đến sự thay đổi trong tổng số nội dung phenolic trong nước ép dâu tằm. Từ
phương trình, nồng độ của tổng số phenolics đạt được tối đa 1.353 mg GAE / L khi công suất siêu âm và
nhiệt độ là 10,36 W / g trái cây nghiền và 63 oC, tương ứng. Để xác minh tính chính xác của mô hình, ba


lần lập lại độc lập đã được thực hiện để đo lường mức độ phenolic theo các điều kiện tối ưu. Tổng
phenolic thực tế trong nước ép là 1363 mg GAE / L. Giá trị thực nghiệm là do đó tương tự với giá trị dự
đoán từ phương trình thu được. Nồng độ của tổng số phenolics trong nước ép khi được siêu âm cao hơn

mẫu đối chứng là 63,2%. So với kết quả trong phần 3.1, siêu âm trong điều kiện tối ưu trong phần 3.2
tăng mức độ phenolic 8,5%.
Bảng 1. Kế hoạch thí nghiệm và kết quả tổng hàm lượng phenolics Y (mgGAE/L) trong nước ép dâu

STT

Công
suất
(W/g)

Nhiệt
độ.
(oC)

STT

Công
suất
(W/g)

Nhiệt
độ. (oC)

Y

1

7.5

50

2

11.25

3

STT

Công
suất
(W/g)

Y

Nhiệt
độ. (oC)

Y

1240

6

12.03

60

1320

11

9.38

60

1340

50

1270

7

9.38

46

1250

12

9.38

60

1350

7.5

70

1230

8

9.38

74

1280

13

9.38

60

1360

4

11.25

70

1330

9

9.38

60

1330

5

6.72

60

1260

10

9.38

60

1340

Hình 4:. Ảnh hưởng của công suất (X1) và nhiệt độ (X2) đến hàm lượng phenolics (Y) trong nước ép dâu

4.

KẾT LUẬN

Các ứng dụng của siêu âm được sử dụng để trích ly nước ép dâu tằm sẽ làm tăng một lượng đáng
kể các hợp chất chống oxi hóa trong nước ép dâu dâu. Những cải tiến trong hoạt động chống oxy hóa của

nước ép dâu tằm chủ yếu là do việc tăng cường khai thác hợp chất phenolic. Công suất siêu âm tối ưu và
thời gian 10,36 W / g và 63 oC, tương ứng. Do đó, xử lý bằng siêu âm là một kỹ thuật tiềm năng trong
việc khai thác các chất chống oxy hóa từ trái cây.