NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH CHỐNG OXI HÓA CỦA MÀNG HẠT GẤC MOMORDICA COCHINCHINENSIS SPRENG BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP DMPD, DPPH, FRAP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH CHỐNG OXI HÓA CỦA MÀNG
HẠT GẤC MOMORDICA COCHINCHINENSIS SPRENG BẰNG
CÁC PHƯƠNG PHÁP DMPD, DPPH, FRAP

Sinh viên thực hiện: BẠCH THỊ BÍCH NGÂN
Ngành : CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2006 - 2010

Tháng 09/2010


NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH CHỐNG OXI HÓA CỦA MÀNG HẠT GẤC
MOMORDICA COCHINCHINENSIS SPRENG BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP
DMPD, DPPH, FRAP

Tác giả

BẠCH THỊ BÍCH NGÂN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:
Th.S Mai Huỳnh Cang

Tháng 09 năm 2010

i


LỜI CẢM TẠ
Kính gửi đến các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại học Nông
Lâm Thành phố Hồ Chí Minh lời cảm ơn chân thành vì đã tận tình truyền đạt cho tôi
những kiến thức quí giá trong quá trình học tập, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để
tôi được thực hiện đề tài một cách tốt nhất.
Tôi xin chân thành cảm ơn cô Mai Huỳnh Cang, giảng viên bộ môn Công nghệ Hóa
Học, Đại học Nông Lâm Tp. HCM đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên, tạo mọi
điều kiện tốt nhất trong quá trình thực hiện đề tài và những hỗ trợ về nhà ở và sinh hoạt
trong một tháng thực tập tại bộ môn TIPs, Đại học ULB (Vương Quốc Bỉ)
Tôi xin cảm ơn GS. TS F. Debaste, ban quản lí dự án WBI tại Bỉ và PGS.TS. Trương
Vĩnh, trưởng Bộ môn Công nghệ Hóa Học, Đại học Nông Lâm Tp. HCM – trưởng ban
quản lí dự án WBI tại Việt Nam đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành một tháng thực tập tại
Bỉ.
Con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ đã nuôi dạy con khôn lớn để con có được
thành quả như ngày hôm nay.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các bạn trong lớp DH06HH và các
bạn Lê Đức Ân, Nguyễn Hữu Chung, Nguyễn Dương Thanh Tâm lớp DH07HH đã tranh
thủ thời gian giúp đỡ tôi trong thời gian tôi thực hiện đề tài.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 09/2010
Sinh viên thực hiện
Bạch Thị Bích Ngân

ii


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu hoạt tính chống oxi hóa của màng hạt gấc bằng các phương

pháp DMPD, DPPH, FRAP” được thực hiện tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ hóa
học, Đại học Nông lâm TP.HCM, từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2010 và tại phòng thí
nghiệm bộ môn TIPs, Université Libre de Bruxelles (Vương quốc Bỉ) từ 12/07/2010 đến
05/08/2010.
Với mục đích khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy lên hàm lượng
carotenoid và hoạt tính chống oxi hóa của màng hạt gấc Momordica Cochinchinensis
Spreng, nguồn nguyên liệu giàu lycopene và β-carotene ở Việt Nam, đề tài đạt được
những kết quả sau:
Hàm lượng carotenoid trong màng hạt gấc tươi là 8514,01 µg/g DW; màng hạt gấc
sấy chân không ở 60oC giữ được hàm lượng carotenoid cao nhất 79,55%, tương đương
với 6762,87 µg/g DW.
Hoạt tính chống oxi hóa bị ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy. Sấy chân
không ở 60oC giữ được hoạt tính chống oxi hóa cao nhất. Hoạt tính chống oxi hóa tổng
của màng hạt gấc tươi xác định bằng ba phương pháp DMPD, DPPH, FRAP lần lượt là :
676,84 ; 226,84 ; 478, 617 μM TE/g DW. Hoạt tính chống oxi hóa tổng của màng hạt gấc
sấy chân không ở 60oC xác định bằng ba phương pháp lần lượt là : 218,154 ; 92,066 ;
78,537 μM TE/g DW. Ba phương pháp xác định hoạt tính chống oxi hóa đều có độ ổn
định. Bổ sung chất chống oxi hóa BHT ảnh hưởng không đáng kể đến khả năng chống oxi
hóa của màng hạt gấc.
Ngoài thử nghiệm trích ly carotenoid bằng hệ dung môi n-hexane : acetone (tỷ lệ
thể tích 3 : 2), đề tài còn thử nghiệm trích ly carotenoid bằng acetone và enzyme.

iii


ABSTRACT
"Research of antioxidant activity of the Gac (Momordica cochinchinensis Spreng.) seed's
membrane extract by different methods".
Natural antioxidants, particularly in fruit and vegetables have gained increasing
interest because they are believed to be the effective nutrients in prevention of these

oxidative stress related diseases, cardiovascular disease, cancer. Antioxidants, including
phenolic, vitamins, and carotenoids. Ascorbic acid and phenolics are known as
hydrophilic antioxidants and carotenoids are known as lipophilic antioxidants.
Gac (Momordica Cochinchinensis Spreng or Murica Cochinchinensis Spreng) fruit
is considered a highly nutritious fruit because it contains high level of carotenoids,
especially lycopene and β-carotene. Gac aril has been used for cooking, but fresh aril
spoils easily. Thus, drying is necessary so that preserve product for a long time. In
addition, carotenoids is very sensitive to heating damage. Therefore, this research was to
evaluate the antioxidant activities of fresh and semi-drying aril by three methods, such as
DMPD, DPPH, FRAP.
The results highlight a significantly different between the vacuum and air dried
product. The vacuum drying offer a significantly shorter drying time for the whole
temperature range combined with a lower degradation of the carotenoid and total
antioxidant activites.
The carotenoids content in fresh and drying sample (vacuum dryer at 60oC) by
spectrophotometry method was 8514,01; 6762,87 µg/g DW, respectively. Antioxidant
activities in fresh sample by three methods DMPD, DPPH, FRAP was 676,84 ; 226,84 ;
478, 617 μM TE/g DW and drying sample (vacuum dryer at 60oC) was 218,154 ; 92,066 ;
78,537 μM TE/g DW, respectively. There was the reproducibility of three methods.
Besides n-hexane: acetone (v/v 3:2), we also extracted carotenoids with acetone
and enzymatic treatment to consider the yield of carotenoids in extraction.

iv


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa............................................................................................................................... i
LỜI CẢM TẠ ...................................................................................................................... ii
TÓM TẮT........................................................................................................................... iii

ABSTRACT ....................................................................................................................... iv
MỤC LỤC ........................................................................................................................... v
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ............................................................................................... ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH .................................................................................................. x
DANH SÁCH PHỤ LỤC .................................................................................................. xii
Chương 1: MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1
1.1

Đặt vấn đề ................................................................................................................. 1

1.2

Mục đích của đề tài .................................................................................................. 2

1.3

Nội dung của đề tài ................................................................................................... 2

1.4

Yêu cầu ..................................................................................................................... 2

Chương 2: TỔNG QUAN ................................................................................................. 3
2.1

Nguyên liệu .............................................................................................................. 3
2.1.1. Đặc điểm thực vật của quả gấc ........................................................................... 3
2.1.2. Cấu trúc và thành phần hóa học .......................................................................... 4

2.2.

Sơ lược về hợp chất carotenoid tự nhiên trong thực phẩm ...................................... 8

2.2.1. Tính chất lý hóa của carotenoid .......................................................................... 8
2.2.2. Lycopene ........................................................................................................... 10
2.2.3. β-carotene ......................................................................................................... 11
2.3.

Sự oxy hóa, chất chống oxy hóa, cơ chế phản ứng chống oxi hóa ........................ 12

2.3.1. Sự oxi hóa ......................................................................................................... 12
2.3.2. Chất chống oxy hóa .......................................................................................... 13
2.3.3. Cơ chế chống oxy hóa....................................................................................... 14
v


2.3.4. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa ............................................... 15
2.4.

Phương pháp trích ly và phương pháp xác định hàm lượng carotenoid ................ 17

2.4.1. Phương pháp trích ly ......................................................................................... 17
2.4.2. Các phương pháp xác định hàm lượng carotenoid ........................................... 18
2.5.

Quá trình sấy và các kỹ thuật sấy ........................................................................... 19

2.5.1. Định nghĩa quá trình sấy ................................................................................... 19
2.5.2. Các phương pháp sấy ........................................................................................ 20

2.5.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian sấy lên màu sắc, hàm lượng carotenoid, hoạt
tính chống oxy hóa ....................................................................................................... 21
Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................................................... 24
3.1.

Quy trình nghiên cứu .............................................................................................. 24

3.2.

Nguyên liệu và hóa chất ......................................................................................... 26

3.2.1. Gấc .................................................................................................................... 26
3.2.2. Hóa chất ............................................................................................................ 26
3.3.

Thiết bị.................................................................................................................... 26

3.4.

Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 27

3.4.1. Xác định thành phần, đặc tính hóa lý của màng hạt gấc................................... 27
3.4.2. Thử nghiệm trích ly bằng dung môi và enzyme ............................................... 28
3.4.3. Xác định hàm lượng carotenoid bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử ........ 30
3.4.4. Xác định hoạt tính chống oxy hóa .................................................................... 30
3.5.

Xử lý số liệu: .......................................................................................................... 32

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................................... 33

4.1.

Khảo sát đặc tính hóa lí nguyên liệu ...................................................................... 33

4.1.1. Xác định độ ẩm trung bình ............................................................................... 33
4.1.2. Xác định màu sắc, kích thước và phần trăm khối lượng các thành phần ......... 33
4.1.3. Thành phần acid béo của màng hạt gấc ............................................................ 34
4.2.

Thử nghiệm trích ly bằng dung môi và enzyme ..................................................... 35

4.2.1.Trích ly carotenoid bằng acetone và n-hexane: acetone ..................................... 35
4.2.2. Trích ly carotenoid bằng enzyme...................................................................... 36
vi


4.3.

Xác định hàm lượng carotenoid bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử ............. 37

4.4.

Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa bằng ba phương pháp DMPD, DPPH, FRAP.. 41

4.4.1. Tính ổn định của từng phương pháp - ảnh hưởng của nhiệt độ và kiểu sấy lên
độ ổn định của từng phương pháp................................................................................ 44
4.4.2. Khảo sát hoạt tính chống oxi hóa có bổ sung BHT .......................................... 48
4.4.3. Mối tương quan giữa hàm lượng carotenoid và hoạt tính chống oxi hóa ......... 50
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 52
5.1.

Kết luận .................................................................................................................. 52

5.2.

Đề nghị ................................................................................................................... 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 54
PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 58

vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
AD

Air drying – sấy khay

ANOVA

Analysis of variance

BHT

Butylated hydroxytoluene

CIE

Commission Internationale de l'Eclairage

DMPD

N,N-Dimethyl-p-phenylenediamine

DPPH

1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl

DW

Dry weight – Khối lượng khô

FRAP

Ferric Ion Reducing Antioxidant Power

FW

Fresh weight – Khối lượng ướt

HAA

Hydrophilic Antioxidant Activity – hoạt tính chống oxi hóa hydrophilic

HTCO

Hoạt tính chống oxi hóa

LAA

Lipophilic Antioxidant Activity – hoạt tính chống oxi hóa lipophilic

TCC

Total Carotenoid Content – hàm lượng carotenoid tổng

TEAC

Trolox Equivalent Antioxidant Capacity

VD

Vacuum drying – sấy chân không

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2. 1: Tên gọi quả gấc theo các ngôn ngữ khác ........................................................... 3
Bảng 2. 2: Hàm lượng β-carotene và lycopene trong màng hạt gấc ................................... 5
Bảng 2. 3: Thành phần dinh dưỡng của màng hạt gấc ........................................................ 7
Bảng 2. 4. Một số kỹ thuật sấy thường dùng đối với thực phẩm ....................................... 20
Bảng 3. 1: Nhiệt độ cài đặt ở các phương pháp sấy........................................................... 30
Bảng 4. 1: Độ ẩm nguyên liệu theo cơ sở khô ................................................................... 33
Bảng 4. 2: Thành phần phần trăm khối lượng và độ màu của nguyên liệu ....................... 34
Bảng 4. 3: Thành phần acid béo trong màng hạt gấc......................................................... 35

ix

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Cấu tạo quả gấc ................................................................................................... 4
Hình 2. 2: Các loại quả giàu lycopene và β - carotene ........................................................ 6
Hình 2. 3: Một số sản phẩm từ gấc trên thị trường.............................................................. 8
Hình 2. 4: Công thức cấu tạo lycopene ............................................................................. 10
Hình 2.5: Công thức cấu tạo β-carotene ............................................................................ 11
Hình 2. 6: Công thức phân tử DPPH ................................................................................. 16
Hình 2.7: Công thức phân tử DMPD ................................................................................. 17
Hình 2. 8: Công thức phân tử TPTZ .................................................................................. 17
Hình 2. 9: Không gian màu CIE Lab ................................................................................. 22
Hình 3.1: Sơ đồ quy trình nghiên cứu ............................................................................... 25
Hình 4. 1: Hàm lượng carotenoid của màng hạt gấc trích ly bằng các loại dung môi khác
nhau. ................................................................................................................................... 36
Hình 4. 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ và kiểu sấy lên hàm lượng carotenoid ...................... 38
Hình 4. 3: Sự tách pha trong bình chiết ............................................................................. 41
Hình 4. 4: HTCO của màng hạt gấc tươi bằng ba phương pháp (tính theo khối lượng khô
và khối lượng ướt ) ............................................................................................................. 42
Hình 4. 5: Ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy lên hoạt tính chống oxi hóa
lipophilic của màng hạt gấc ................................................................................................ 45
Hình 4. 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy lên hoạt tính chống oxi hóa
hydrophilic của màng hạt gấc ............................................................................................. 46
Hình 4. 7: Ảnh hưởng của kiểu sấy lên HTCO lipophilic và HTCO hydrophilic khi
không bổ sung BHT và bổ sung BHT khi trích ly bằng phương pháp DPPH ................... 48
Hình 4. 8: Ảnh hưởng của kiểu sấy lên HTCO lipophilic và HTCO hydrophilic khi
không bổ sung BHT và bổ sung BHT khi trích ly bằng phương pháp FRAP.................... 49

x

Hình 4. 9: Đồ thị tương quan hồi quy giữa hàm lượng carotenoid tổng và hoạt tính chống
oxi hóa lipophilic theo phương pháp DMPD ..................................................................... 50
Hình 4. 10: Đồ thị tương quan hồi quy giữa hàm lượng carotenoid tổng và hoạt tính
chống oxi hóa lipophilic theo phương pháp DPPH ............................................................ 50
Hình 4. 11: Đồ thị tương quan hồi quy tuyến tính giữa hàm lượng carotenoid tổng và hoạt
tính chống oxi hóa lipophilic theo phương pháp FRAP ..................................................... 51

xi


DANH SÁCH PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Đường chuẩn β-carotene .................................................................................. 58
Phụ lục 2: Đường chuẩn Trolox của phương pháp DMPD ............................................... 58
Phụ lục 3: Đường chuẩn Trolox của phương pháp DPPH ................................................ 59
Phụ lục 4: Đường chuẩn Trolox của phương pháp FRAP ................................................ 59
Phụ lục 5: ANOVA, LSD ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy lên hàm lượng
carotenoid tổng ................................................................................................................... 60
Phụ lục 6: Phân tích thống kê HTCO Lipophilic của màng hạt gấc tươi bằng 3 phương
pháp DMPD, DPPH, FRAP................................................................................................ 61
Phụ lục 7: Phân tích thống kê HTCO hydrophilic của màng hạt gấc tươi bằng 3 phương
pháp DMPD, DPPH, FRAP................................................................................................ 62
Phụ lục 8: ANOVA, LSD ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy lên LAA bằng
DMPD ................................................................................................................................. 63
Phụ lục 9: ANOVA, LSD ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy lên LAA bằng
DPPH .................................................................................................................................. 64
Phụ lục 10: Bảng ANOVA ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy lên LAA bằng
FRAP .................................................................................................................................. 66
Phụ lục 11: Bảng ANOVA ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy lên HAA bằng
DMPD ................................................................................................................................. 67
Phụ lục 12: Bảng ANOVA ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy lên HAA bằng

DPPH .................................................................................................................................. 69
Phụ lục 13: Bảng ANOVA ảnh hưởng của nhiệt độ và phương pháp sấy lên HAA bằng
FRAP .................................................................................................................................. 70
Phụ lục 14: Bảng ANOVA và trắc nghiệm t sự thay đổi HTCO theo hàm lượng
carotenoid tổng bằng phương pháp DMPD ........................................................................ 72
Phụ lục 15: Bảng ANOVA và trắc nghiệm t sự thay đổi HTCO theo hàm lượng
carotenoid tổng bằng phương pháp DPPH ......................................................................... 72

xii


Phụ lục 16: Bảng ANOVA và trắc nghiệm t sự thay đổi HTCO theo hàm lượng
carotenoid tổng bằng phương pháp FRAP ......................................................................... 72

xiii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, chất chống oxi hóa tự nhiên, đặc biệt trong trái cây và

rau được quan tâm nhiều vì hiệu quả phòng ngừa ung thư và các bệnh tim mạch. Khả
năng phòng bệnh của chất chống oxi hóa tự nhiên liên quan đến các vitamin, phenolic và
carotenoid.
Ở Việt Nam, quả gấc (Momordica Cochinchinensis Spreng) được sử dụng để tạo
màu cho các món ăn. Những nghiên cứu khoa học gần đây đã chỉ ra gấc có hàm lượng
carotenoid cao, đặc biệt là lycopene và β-carotene. Trên thị trường đã có một vài sản

phẩm từ quả gấc như viên nang gấc, nước giải khát, dầu gấc. Tuy nhiên, các nghiên cứu
về khả năng chống oxy hóa của loại quả này và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống
oxi hóa trong quá trình chế biến chưa được quan tâm nhiều. Ngoài ra, mặc dù có nhiều
phương pháp để đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của một chất như FRAP (ferric
reducing antioxidant power); CUPRAC (cupric reducing antioxidant power); ORAC
(Oxygen Radical Absorbance Capacity); ABTS (3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid),
DMPD (N,N-dimethyl-p-phenylenediamine), DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl),...
Ưu và nhược điểm của các phương pháp vẫn còn đang thảo luận.
Trong phạm vi của khóa luận, chúng tôi so sánh hiệu quả của các phương pháp
DMPD, DPPH, FRAP để đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của quả gấc. Hơn nữa, gấc là
loại quả cho trái theo mùa, do đó cần phải sấy sơ bộ để sử dụng vào thời điểm trái mùa.
Hơn nữa màng hạt gấc chứa một lượng nước khá lớn, sấy sơ bộ giúp nâng cao hiệu quả
trích ly và sản xuất các sản phẩm giàu carotenoid từ màng hạt gấc. Vì vậy, cần khảo sát
ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ và phương pháp sấy lên hàm lượng carotenoid.

1


Được sự phân công của Bộ môn Công nghệ hóa học, trường Đại học Nông lâm
Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của Thạc sĩ Mai Huỳnh Cang, tôi xin thực
hiện đề tài “ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA CỦA QUẢ GẤC
MOMORDECA COCHINCHINENSIS (LOUR.) SPRENG BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP
DMPD, DPPH, FRAP”.
Đề tài sẽ nghiên cứu và khảo sát hoạt tính chống oxy hóa của carotenoid từ màng
hạt gấc tươi và sấy sơ bộ bằng hệ dung môi n-hexan:acetone (3:2 theo thể tích). Những
kết quả của đề tài hi vọng sẽ mang lại triển vọng cho những nghiên cứu tiếp theo nhằm
nâng cao giá trị sử dụng cuả quả gấc và phát triển các phương pháp phân tích hoạt tính
chống oxy hoá của các chất khác.
1.2

Mục đích của đề tài
Tìm ra chế độ sấy và phương pháp xác định hoạt tính chống oxi hóa phù hợp với

màng hạt gấc.
1.3

Nội dung của đề tài
Khảo sát sự thay đổi của hàm lượng carotenoid trong màng hạt Gấc và hoạt tính

chống oxy hoá của màng hạt gấc tươi và sấy sơ bộ ở các kiểu sấy khác nhau bằng ba
phương pháp: DMPD, DPPH, FRAP.
1.4

Yêu cầu
- Đánh giá ảnh hưởng của kiểu sấy sơ bộ lên hàm lượng carotenoid va hoạt tính

chống oxy hóa của màng hạt gấc.
- Xác định được phương pháp phù hợp để đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của
màng hạt gấc.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1

Nguyên liệu

2.1.1. Đặc điểm thực vật của quả gấc

2.1.1.1

Phân loại, mô tả

Theo ″Từ điển thực vật thông dụng″, Gấc (tên khoa học là Momordeca
cochinchinensis (Lour.) Spreng) thuộc họ Cucurbitaceae, giống

Momordica, loài

cochinchinensis.S. Loại thân dây leo, sống lâu năm, được một linh mục người Bồ Đào
Nha đặt tên là Muricia cochinchinensis. Ông đã xuất bản cuốn Flora Cochinchinensis vào
năm 1790. Sau đó, Sprengel kết luận rằng loài cây này thuộc họ Linnaean, giống
Momordica và được đổi tên vào năm 1826, với nhiều tên gọi khác nhau theo bảng 2.1.
Ngôn ngữ
Latin

Bảng 2. 1: Tên gọi quả gấc theo các ngôn ngữ khác
Tên
Ngôn ngữ
Anh

Momordica cochinchinensis

Tên

Spiny bitter gourd

Spreng

Sweet gourd

Muricia cochinchinensis Lour.

Cochinchin gourd

Muricia mixta Roxb.
Trung Quốc

Mộc niết tử

Latian

Mak kao

Malaysia

Teruah

Thai

Fak kao

Nhật

Kushika ,Mokubetsushi

Hindi

Hakur, Kakrol, Kakur

Thân cây leo cao nhờ tua cuốn ở nách lá. Lá mọc so-le, phiến xẻ 3 – 5 thùy sâu.
Hoa mọc riêng lẻ ở nách lá. Quả hình thuôn dài hoặc tròn, có nhiều gai, màu xanh, khi
chín chuyển sang màu cam đến đỏ; hạt dẹt cứng, màu nâu hoặc đen [1], [2].
3


2.1.1.2

Phân bố và trồng trọt

Cây gấc phân bố ở các nước châu Á từ Ấn Độ, Mianma, Trung Quốc, Thái Lan,
Lào, Campuchia, Việt Nam đến bán đảo và quần đảo Mã Lai, được trồng để lấy quả. Cây
ưa đất tươi xốp, cao ráo, nhiều mùn, ẩm mát. Cây gấc thường được trồng bằng hạt hoặc
bằng đoạn dây bánh tẻ vào tháng 2 đến tháng 3 Âm lịch, ra hoa vào tháng 6 đến tháng 8,
có quả từ tháng 8 đến tháng 11. Người ta trồng gấc để lấy quả chín, màng bao quanh hạt
dùng để ép dầu và hạt dùng để làm thuốc gọi là mộc miết tử.
2.1.2. Cấu trúc và thành phần hóa học
2.1.2.1 Cấu trúc quả gấc
Theo hình 2.1 dưới đây, cấu trúc của quả gấc gồm các thành phần chính sau: vỏ quả màu
đỏ, có gai nhuyễn. Lớp thịt quả dày khoảng 1 - 2 cm có màu vàng, chiếm khoảng 50%
khối lượng quả gấc, giúp bảo vệ các múi gấc bên trong. Múi gấc chiếm khoảng 30% khối
lượng quả, bao gồm phần màng màu đỏ, bao lấy hạt ở bên trong, dày khoảng 1 – 3 mm,
dùng để chế biến
(1)

(3)

(2)

(4)

(5)

Hình 2.1: Cấu tạo quả gấc
(1) Thịt quả ; (2) Các múi gấc; (3)Lõi; (4) Màng hạt; (5) Hạt
2.1.2.2 Thành phần carotenoid của quả gấc
Cho đến nay, ở Việt Nam có hơn 20 công trình nghiên cứu về quả gấc và lợi ích
của chúng đối với sức khỏe. Với kỹ thuật sắc kí lỏng cao áp (HPLC), hợp chất carotenoid
4


được phân tích chính xác và chi tiết hơn. Aoki đã tìm ra 2 carotenoid chiếm ưu thế hơn có
trong màng hạt là lycopene và β-carotene. Nhóm nghiên cứu của Aoki cũng tìm thấy một
lượng nhỏ lycopene (0,9 μg/g) và β-carotene (22,1 μg/g) trong phần thịt quả, zexanthin và
β-crytoanthin có trong phần màng hạt và phần thịt quả [3]. Sau đó, Ishida đưa ra kết quả
quả gấc có hàm lượng carotenoid cao hơn nhưng chỉ phát hiện β-carotene ở dạng vết và
không có lycopene trong thịt quả [4]. Vuong và ctv đánh giá lại carotenoid trong quả gấc
và nhóm nghiên cứu của Vuong tìm ra một lượng đáng kể α-tocopherol trong màng hạt
(76 μg/g) [5]. Bảng 2.2 so sánh hàm lượng lycopene và β-carotene của các tác giả.
Bảng 2. 2: Hàm lượng β-carotene và lycopene trong màng hạt gấc
Nguồn

β-carotene

Lycopene

Carotenoids tổng

(μg/g FW)

(μg/g FW)

(μg/g FW)

Thịt quả

Màng hạt

Thịt quả

Màng hạt

Thịt quả

Màng hạt

Aoki (2002) [3]

22,1 ± 15,2

101 ± 38

0,9 ± 0,7

380 ± 71

23,0 ± 17,3

481 ± 89

Ishida (2004) [4]

0

718

0

2300

0

3018

Vuong (2006) [5]

83.3

408,4

5

497


45000

Lycopne

Hàm lượng (μg/100g FW)

40000

b-carotene

35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0

Gấc

Ổi

Dưa hấu

Cà chua

Khoai
lang

Cà rốt

Bí đỏ

Hình 2. 2: Các loại quả giàu lycopene và β - carotene [6]

So với các loại trái cây giàu β-carotene như khoai lang và cà rốt (hình 2.2), gấc có hàm
lượng β-carotene tương đương, nhưng hàm lượng lycopene cao hơn dưa hấu và ổi từ 8
đến 10 lần [6]. Do đó, trong khoảng 10 năm gần đây, các nhà nghiên cứu đánh giá gấc là
nguồn carotenoid tiềm năng và hiệu quả lên sức khỏe.
2.1.2.3 Các thành phần dinh dưỡng khác
Ngoài carotenoid, màng hạt gấc còn chứa một lượng acid béo đáng kể. Màng hạt
gấc chứa 22% các acid béo theo khối lượng. Trong đó có 32% acid oleic, 29% acid
palmitic, 28% acid linoleic. Thành phần hóa học của hạt gấc chủ yếu là acid steric
(60,5%), một lượng nhỏ acid linoleic (20%), acid oleic (9%), acid palmitic (5 – 6%), và
một số acid ở dạng vết: arachidic, cis-vaccenic, linolenic, palmitoleic, alcosa-11-enoic,
eicosa-13-enoic. Do đó carotenoid dễ hấp thu hơn trong cơ thể [4]
Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy màng hạt gấc là nguồn cung cấp lycopene và
β-carotene dồi dào, có giá trị sử dụng. Do đó, chúng tôi chọn màng hạt gấc làm nguyên
liệu cho quá trình nghiên cứu.

6


Bảng 2. 3: Thành phần dinh dưỡng của màng hạt gấc [5]
Thành phần dinh dưỡng

100g màng hạt gấc

Năng lượng (kJ)

523 (125 kcal)

Nước (%)

77

CHO (g)

10,5

Lipid (g)

7,9

Protein (g)

2,1

Cellulose (g)

1,8

Tro (g)

0,7

Ca (mg)

56

P (mg)

6,4

2.1.2.4 Một số sản phẩm từ quả gấc trên thị trường

Hiện nay, trên thị trường xuất hiện một số sản phẩm có công dụng như thực phẩm chức
năng có tác dụng hỗ trợ sức khỏe, giàu carotenoid sản xuất từ quả gấc.như viên nang gấc
VINAGA (do VIPOFOOD sản xuất) chứa β-carotene, lycopene, vitamin E giúp phòng
chữa tiểu đường, hạ cholesterol trong máu, phòng chữa những hư hỏng trong cấu trúc
ADN với những trường hợp bị nhiễm xạ, phòng chữa thiếu vitamin A, khô mắt, mờ mắt,
làm mau lành vết thương. Ngoài ra còn có dầu dinh dưỡng cho trẻ em VIO do Công ty Cổ
phần Dầu thực vật Tường An sản xuất giúp sáng mắt, tăng khả năng miễn dịch của cơ thể.
Nước uống G3 (Pharmanex sản xuất) được chế biến từ gấc và 3 loại quả: Chinese
Lycium, Siberian Pineapple, Cili. Loại nước giải khát này có tác dụng bảo vệ tế bào và
mạch máu, chống lão hóa…

7


Viên nang dầu gấc

Dầu ăn dinh dưỡng

Nước trái cây G3

Hình 2. 3: Một số sản phẩm từ gấc trên thị trường
2.2.

Sơ lược về hợp chất carotenoid tự nhiên trong thực phẩm
Carotenoid là một trong những chất màu quan trọng và phổ biến đó là: xanh, vàng,

da cam và đỏ. Chúng có thể tìm thấy trong rau, củ, quả, tảo, nấm, vi khuẩn và một số
động vật. Các chất này tạo ra màu sắc đa dạng cho các loài chim, cá, côn trùng, và có thể
tìm thấy trong các sản phẩm động vật như trứng, sữa. Tuy nhiên, các loài động vật có vú,
kể cả con người không thể tự tổng hợp được carotenoid, mà chỉ có thể hấp thu từ thức ăn.

Lịch sử nghiên cứu carotenoid bắt đầu từ thế kỷ 19, lần đầu tiên Wackenroder cô
lập được hợp chất màu cam từ cà rốt. Cho đến nay, hơn 600 carotenoid được tìm ra nhưng
chỉ một vài loại có giá trị dinh dưỡng như: lycopene, β-carotene, xanthophylls, αcryptoxanthin β -cryptoxanthin, zeaxanthin, lutein [7] [8].
Carotenoid thuộc nhóm tetraterpen (C40H56), có nhiều nối đôi tiếp cách trong phân
tử. Đây là nhóm tạo ra các sắc tố từ vàng đến đỏ, hòa tan trong chất béo, chúng làm rau
quả có màu da cam, màu vàng, màu đỏ. Nhóm carotenoid gồm 65 đến 70 chất màu tự
nhiên, tiêu biểu là carotene, lycopene, xanthophyl. Carotenoid có trong đa số thực vật,
xoài (473 µg/ 100g), ổi ruột đỏ (5578 µg/ 100g), dưa hấu (4921 µg/ 100g), nho (112 µg/
100g), đu đủ (1112 µg/100g), cam (327 µg/100g), chuối 73 µg/100 [9-12]
2.2.1. Tính chất lý hóa của carotenoid
2.2.1.1. Tính tan
Hầu hết các carotenoid có tính thân dầu, không tan trong nước và các dung môi
hữu cơ như acetone, cồn, ethyl ether, chloroform và ethyl actate. Các carotene dễ tan
8


trong petroleum ether, hexan, và toluene. Xanthophyll tan tốt trong methanol và ethamol.
Carotenoid tinh thể khó tan trong các dung môi trên nhưng tan trong benzene và
dichloromethane. Dung dịch β-carotene và xanthophyll lutein tan tốt trong
tetrahydrofuran.[2, 7]
2.2.1.2 Hấp thu ánh sáng [7]
Hệ thống nối đôi liên hợp tạo thành phổ hấp thu ánh sáng, làm cho carotenoid có
màu sắc đẹp, đồng thời tạo ra một phổ hấp thu nhìn thấy được, đặt cơ sở để định tính và
định lượng chúng. Phổ hồng ngoại và tử ngoại là công cụ phát hiện đầu tiên để nhận biết
carotenoid. Bước sóng hấp thu cực đại (λmax) và hình dạng phổ là những đặc điểm của
nhóm mang màu.
Hầu hết carotenoid hấp thu cực đại ở 3 bước sóng. Số lượng nối đôi liên hợp càng
nhiều, giá trị λmax càng cao. Do đó, hầu hết các carotenoid lycopene không vòng không
bão hòa, với 11 nối đôi liên hợp, có màu đỏ và hấp thu bước sóng dài nhất (λmax bằng
444, 470, 502 nm).

2.2.1.3 Đồng phân hóa và sự oxi hóa
Carotenoid có độ không bão hòa cao nên dễ bị đồng phân hóa và oxi hóa. Nhiệt độ,
ánh sáng, acid và sự hấp thu của các chất hoạt động bề mặt (nhôm oxit) thúc đẩy quá trình
đồng phân hóa của dạng trans carotenoid, dạng thường gặp của chúng là dạng cis. Nguyên
nhân làm mất carotenoid là do sự oxi hóa, phụ thuộc vào sự có mặt của oxy, và bị tác
động bởi ánh sáng, enzyme, ion kim loại và đồng oxi hóa với lipid hydroperoxide. Dạng
epoxide và apocarotenoid (carotenoid có carbon skeleton xuất hiện trong giai đoạn đầu
của quá trình tổng hợp carotenoid trong thực vật. Sự phân chia tạo thành các hợp chất có
khối lượng phân tử thấp tương tự với quá trình oxi hóa các acid béo, làm mất màu và mất
hoạt tính sinh học. Sự đồng phân hóa và oxi hóa carotenoid diễn ra trong quá trình chuẩn
bị, quy trình chế biến và tồn trữ thực phẩm. [7]

9


2.2.2. Lycopene
2.2.2.1 Cấu trúc hóa học
Khung sườn carbon của lycopene là chuỗi hydrocarbon mạch thẳng gồm 11 nối đôi liên
hợp và 2 nối đôi không liên hợp. Lycopene không có vòng β-ione như β-carotene và do
đó không có hoạt tính tiền vitamin A.

Hình 2. 4: Công thức cấu tạo lycopene
Công thức phân tử : C40H56
Khối lượng phân tử : 536.8824
Lycopene là chất màu đỏ chủ yếu của nhiều loại trái cây và rau củ như : cà chua,
dưa hấu, đu đủ ruột đỏ, ổi, nho đỏ.
2.2.2.2 Lợi ích cho sức khỏe
Trong thập niên gần đây, có nhiều thăm dò về vài trò của lycopene trong việc ngăn
ngừa các bệnh tim mạch và ung thư. Lycopen có khả năng bảo vệ các phân tử sinh học
của tế bào như lipid, lipoprotein, protein và NDA không bị tổn hại do sự tấn công của các

gốc tự do tế bào khỏi sự oxi hoá. Những nghiên cứu dịch tễ học ở Mỹ về tác dụng của
lycopene trong cà chua đã cho thấy ở vùng nào người dân ăn nhiều cà chua thì tỷ lệ ung
thư ống tiêu hoá (đặc biệt dạ dày, trực tràng và kết tràng) thấp hơn những vùng người dân
ăn ít cà chua, tỷ lệ người cao tuổi chết về ung thư giảm tới 50%. Kết quả ấn tượng nhất về
tác dụng của lycopene là đối với ung thư tuyến tiền liệt. Trong một nghiên cứu kéo dài 12
năm trên một nhóm đối tượng ăn ít nhất 2 lần nước sốt cà chua mỗi tuần đã thấy nguy cơ
ung thư tuyến tiền liệt giảm 35%, tác dụng này còn mạnh hơn ở những người ung thư
đang tiến triển [13]. Lycopene cũng được công nhận có tác dụng giảm bệnh tim mạch. Sử
dụng nhiều sản phẩm cà chua chế biến làm tăng nhanh nồng độ lycopene trong huyết
tương và giảm mức tổn hại lipoprotein trong cơ thể. Nồng độ lycopene trong huyết tương

10


cao có thể tránh được sự xơ vữa mạch máu và nhồi máu cơ tim. Ngoài ra, lycopene còn
hạn chế sự tổng hợp ra cholesterol và làm tăng các lipoprotein tỷ trọng thấp.
2.2.3. β-carotene
2.2.3.1. Cấu trúc hóa học
β-carotene có trong các loại củ quả màu vàng, cam như : cà rốt, khoai lang, xoài, bí ngô,
đu đủ, mơ, bông cải xanh.

Hình 2.5: Công thức cấu tạo β-carotene
Công thức phân tử : C40H56
Khối lượng phân tử : 536.8824
β-carotene có công thức hóa học giống lycopene nhưng khác nhau về cấu tạo. Phân tử có
9 nối đôi liên hợp và khung carbon kết thúc bằng hai vòng β-ionone. Cấu tạo đặc biệt này
quyết định tính chất riêng biệt của β-carotene.
β-carotene dễ bị oxi hóa và đồng phân hóa dưới tác động của ánh sáng, oxygen và hơi
nóng. Cần bảo quản trong bao bì tối màu, kín, chứa khí trơ như nitơ hoặc argon.
2.2.3.2. Tính chất sinh học

™

Hoạt tính tiền vitamin A

β-carotene chứa 2 vòng β-ionone có hoạt tính tiền vitamin A. Trong số các đồng phân βcarotene, dạng trans có hoạt tính vitamin A 100%, trong khi đó, dạng cis chỉ có 50% hoạt
tính hoặc thấp hơn.
™

Tính chống oxy hóa

β-carotene có hoạt tính chống oxy hóa. Tuy nhiên hoạt tính này yếu hơn so với
lycopene và các carotenoid khác
2.2.3.3. Lợi ích cho sức khỏe

11