Sử dụng chế phẩm enzyme Pectinase để trích ly dịch quả giàu các chất chống oxi hóa từ quả trâm (Syzygium cumini )

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN NHẬT DƯƠNG

SỬ DỤNG CHẾ PHẨM ENZYME PECTINASE ĐỂ
TRÍCH LY DỊCH QUẢ GIÀU CÁC CHẤT CHỐNG
OXI HÓA TỪ QUẢ TRÂM

(Syzygium cumini)

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
Mã số: 60 54 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2015


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA-ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : GS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. PHAN TẠI HUÂN

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. HOÀNG KIM ANH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 05 tháng 01 năm 2016.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1. Chủ tịch hội đồng: PGS.TS. ĐỒNG THỊ THANH THU
2. Phản biện 1: PGS.TS. PHAN TẠI HUÂN
3. Phản biện 2: TS. HỒNG KIM ANH
4. ủy viên: PGS.TS. LÊ THỊ HƠNG NHAN
5. ủy viên, thư ký: TS. VÕ ĐÌNH LỆ TÂM
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành
sau khỉ luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: PHAN NHẬT DƯƠNG ...................................MSHV: 13111006 ...........
Ngày, tháng, năm sinh: 23/08/1990 .................................Nơi sinh: Tp. Hồ Chí Minh .........
Chun ngành: Cơng nghệ Thực phẩm .......................................Mã số: 60 54 01 01..........
I. TÊN ĐỀ TÀI: Sử dụng chế phẩm enzyme pectinase để trích ly dịch quả giàu các
chất chống oxi hóa từ quả trâm (Syzygium cuminí).
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ quả:nước đến chất lượng dịch quả trâm.
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến chất lượng dịch quả trâm.
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến chất lượng dịch quả trâm.

Tối ưu hóa điều kiện xử lý enzyme bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm.
Xác định các thông số động học của q trình trích ly vitamin c, anthocyanin và các
hợp chất phenolic.

III.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/07/2015

IV.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2015

V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
Tp. HCM, ngày.... tháng.... năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA

(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Quốc Gia
Tp.HCM.
Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên, giúp đỡ của
nhiều cá nhân và tập thể.
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thày GS.TS. Lê Vãn Việt Mẩn đã tận
tình hướng dẫn tôi frong suốt thời gian làm luận văn vừa qua.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến các thành viên trong gia đình tơi đã tạo điều
kiện vật chất và tỉnh thần để tơi có thề hồn thành q trình học tập của mình.
Tơi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cơ trong khoa Kỹ thuật hóa học, bộ môn Công
nghệ thực phẩm, trường đại học Bách khoa - đại học quốc gia Tp.Hồ Chí Minh đã hướng
dẫn, gỉúp đỡ tôi thực hiện luận vân này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các anh, chị, bạn học cùng lớp, và các anh, chị, bạn, các em
ờ phịng thí nghiệm cơng nghệ thục phẩm đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo những kinh nghiệm
để tôi thực hiện tốt luận văn này.
Tháng 12 năm 2015
Học viên

Phan Nhật Dương


ii

ABSTRACT
Jambolan (Syzygium cumini) is a fruit that contains various antioxidants such as vitamin
c, anthocyanin and phenolics compounds. This fruit has been used in food processing and
medical treatment. In this research, pectinase preparation was used in the extraction of
jambolan with high antioxidant activity. Response surface methodology showed that the
optimal conditions of enzymatic treatment were enzyme concentration of 986 PGU/100g
of jambolan pulp and incubation time of 45 min. Under these conditions, the vitamin c,
anthocyanin, total phenolic content and antioxidant activity, increased by 129%, 202%,

69%, 90% (evaluated by ABTS assay), 77% (evaluated by FRAP assay), respectively over
the control. In addition, the extraction capacity Ce, extraction rate constant k and initial
extraction rate h of enzyme-assisted extraction increased by 1,2, 1,2 and 1,8 times,
respectively (for vitamin C), 1,4, 1,6 and 3,1 times, respectively (for anthocyanin) and 1,2,
2,2 and 2,9 times, respectively (for total phenolic content), in comparison with those in the
conventional extraction. Thus, the enzyme-assisted extraction is an effective method to
extract the antioxidant compounds from jambolan fruit.


3
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Quả trâm (Syzygium cumini) là một loại quả có chứa nhiều thành phần có hoạt tính chống
oxi hóa như vitamin c, anthocyanin, các hợp chất phenolic... và đã được ứng dụng trong
chế biến thực phẩm và y học. Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng chế phẩm enzyme
pectinase Pectinex Ultra SP-L để thu nhận dịch quả trâm giàu hoạt chất chống oxy hóa. Kết
quả quy hoạch thực nghiệm cho thấy điều kiện xử lý enzyme tối ưu là nồng độ enzyme 986
PGƯ/lOOg thịt quả và thời gian xử lý 45 phút. Khi đó, hàm lượng vitamin c, anthocyanin,
phenolic tổng và hoạt tính chống oxi hóa lần lượt tăng 129%, 202%, 69%, 90% (phương
pháp ABTS), 77% (phương pháp FRAP) so với mẫu đối chứng. Kết quả khảo sát các thơng
số động học của q trình trích ly cho thấy khả năng trích ly Ce, hằng số tốc độ trích ly k và
tốc độ trích ly ban đầu h của mẫu được xử lý bằng enzyme, lần lượt tăng 1,2, 1,2 và 1,8 lần
(đối với vitamin C) 1,4, 1,6 và 3,1 (đối với anthocyanin) và 1,2, 2,2 và 2,9 lần (đối với các
hợp chất phenolic) so với mẫu đối chứng khơng có xử lý enzyme. Như vậy, sử dụng enzyme
pectinase là một phương pháp có hiệu quả trong việc thu nhận dịch trích giàu các hợp chất
chống oxi hóa từ quả trâm.


4
LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ
Tôi xin cam đoan rằng đây là cơng trình nghiên cứu của tơi, có sự hỗ trợ từ giáo viên

hướng dẫn là GS.TS Lê Văn Việt Mần. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài
này là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất cứ cơng trình nghiên cứu nào
trước đây.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước hội
đồng, cũng như kết quả luận văn của mình.
Tháng 12 năm 2015
Học viên

Phan Nhật Dương


V

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ i
ABSTRACT ................................................................................................................. ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ............................................................................. iii
LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ ............................................................................. iv
MỤC LỤC .................................................................................................................... V
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. viii
DANH MỤC HÌNH..................................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. xi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TÔNG QUAN ........................................................................................ 3
1.1. Quả trâm ......................................................................................................... 3
1.1.1. Nguồn gốc, định danh ............................................................................. 3
1.1.1.1. Nguồn gốc và phân bố ..................................................................... 3
1.1.1.2. Định danh ......................................................................................... 3
1.1.2. Đặc điểm thực vật và thành phần dinh dưỡng......................................... 4
1.1.2.1. Carbohydrat ..................................................................................... 5

1.1.2.2. Hợp chat phenolic và anthocyanin ................................................... 5
1.1.2.3. Vitamin ............................................................................................ 6
1.1.2.4. Khả năng chống oxi hóa .................................................................. 7
1.1.3. Các sản phẩm từ quả ttâm ....................................................................... 7
1.2. Enzyme pectinase ........................................................................................... 8
1.2.1. Giới thiệu chung ...................................................................................... 8
1.2.2. Chế phẩm pectinase................................................................................. 9


vi
1.2.3. ứng dụng pectinase để thu dịch trái cây giàu hợp chất chống oxi hóa.. 12
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................14
2.1. Nguyên liệu và thiết bị ..................................................................................14
2.1.1. Quả trâm .................................................................................................14
2.1.2. Chế phẩm enzyme pectinase ..................................................................14
2.1.3. Thiết bị ...................................................................................................14
2.2. Quy trình thu nhận dịch quả bằng phương pháp xử lý enzyme ở quy mơ
phịng thí nghiệm ......................................................................................................15
2.3. Sơ đồ nghiên cứu ...........................................................................................16
2.4. Thuyết minh sơ đồ nghiên cứu ......................................................................18
2.4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát tỷ lệ quả:nước ..................................................18
2.4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme ......................18
2.4.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme ...........19
2.4.4. Thí nghiệm 4: Tối ưu hóa nồng độ và thời gian xử lý enzyme ..............19
2.4.5. Thí nghiệm 5: Xác định các thơng số động học của q trình trích ly ..20
2.5. Các phương pháp phân tích ...........................................................................21
2.5.1. Xác định hàm lượng vitamin c ...............................................................21
2.5.2. Xác định tổng hàm lượng các hợp chat phenolic ...................................21
2.5.3. Xác định hàm lượng anthocyanin ..........................................................22
2.5.4. Xác định hoạt tính chống oxi hóa ..........................................................22

2.5.4.1. Phương pháp ABTS ......................................................................... 22
2.5.4.2. Phương pháp FRAP ......................................................................... 22
2.6. Phương pháp xử lý số liệu .............................................................................23
2.6.1. Phương pháp thống kê và phân tích số liệu............................................23
2.6.2. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa ..............................23
2.6.3. Tính tốn các thơng số động học của q trình trích ly ......................... 24


vii
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................................26
3.1. Khảo sát tỷ lệ quả:nước ................................................................................. 26
3.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ quả:nước đến hàm lượng vitamin c ...................... 26
3.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ quảmước đến hàm lượng anthocyanin.................. 27
3.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ quảmước đến hàm lượng phenolic tổng ............... 28
3.1.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ quảmước đến hoạt tính chống oxi hóa.................. 29
3.2. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme ...................................................................30
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hàm lượng vitamin c................... 30
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hàm lượng anthocyanin ..............31
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hàm lượng phenolic tổng ............32
3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa ..............33
3.3. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme ........................................................ 36
3.3.1. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng vitamin c ....... 36
3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng anthocyanin ...36
3.3.3. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng phenolic tổng .37
3.3.4. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa ...38
3.4. Tối ưu hóa nồng độ và thời gian xử lý enzyme .............................................40
3.5. Xác định các thơng số động học của q trình trích ly .................................44
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 49
4.1. Kết luận .........................................................................................................49
4.2. Kiến nghị .......................................................................................................49

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................... 50
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 58


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng của quả trâm (Theo Cơ sở dữ liệu ƯSDA) ......... 5
Bảng 1.2. Đặc điểm của các enzyme pectinase có nguồn gốc từ vi sinh vật .............. 10
Bảng 1.3. Một số chế phẩm pectinase thường sử dụng ửong sản xuất nước quả 11
Bảng 2.1. Bố trí thí nghiệm các thơng số khảo sát của ma hận quy hoạch thực nghiệm23
Bảng 3.1. Ket quả quy hoạch thực nghiệm ................................................................. 41
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hoạt tính chống oxi hóa xác định theo phương
pháp ABTS của dịch quả trâm ..................................................................................... 41
Bảng 3.3. Các thơng số động học của q trình trích ly .............................................. 48


9
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Quả trâm(A) và các giai đoạn chín của quả trâm (B) .................................... 4
Hình 1.2. Sơ đồ phân loại enzyme pectinase................................................................. 8
Hình 2.1. Quy trình thu nhận dịch trích từ quả trâm (Syzygium cumini) ................... 16
Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu ......................................................................................... 17
Hình 3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ quả:nước đến hàm lượng vitamin c ........................... 26
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ quả:nước đến hàm lượng anthocyanin ....................... 27
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ quả:nước đến hàm lượng phenolic tổng .................... 28
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ quả:nước đến hoạt tính chống oxi hóa (theo phương pháp
ABTS) ......................................................................................................................... 29
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ quả:nước đến hoạt tính chống oxi hóa (theo phương pháp
FRAP).......................................................................................................................... 29

Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hàm lượng vitamin c ........................ 31
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hàm lượng anthocyanin ................... 32
Hình 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hàm lượng phenolic tổng ................. 33
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa (theo phương pháp
ABTS) ......................................................................................................................... 34
Hình 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa (theo phương pháp
FRAP).......................................................................................................................... 34
Hình 3.11. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng vitamin c .......... 36
Hình 3.12. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng anthocyanin ....37
Hình 3.13. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lượng phenolic tổng ..38
Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa (theo phương
pháp ABTS)................................................................................................................. 39


X

Hình 3.15. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến hoạt tính chống oxi hóa (theo phương
pháp FRAP) ................................................................................................................. 39
Hình 3.16. Ảnh hưởng đồng thời của nồng độ enzyme pectinase (X1) và thời gian xử lý
enzyme (X2) đến hoạt tính chống oxi hóa của dịch quả trâm (Y) ............................... 43
Hình 3.17. Sự biến đổi hàm lượng vitamin c theo thời gian ở phương pháp không xử lý
enzyme và xử lý enzyme ............................................................................................. 45
Hình 3.18. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin theo thời gian ở phương pháp không xử lý
enzyme và xử lý enzyme ............................................................................................. 45
Hình 3.19. Sự biến đổi hàm lượng phenolic tổng theo thời gian ở phương pháp khơng xử lý
enzyme và xử lý enzyme ............................................................................................. 46
Hình 3.20. Giá trị nghịch đảo tốc độ trích ly của vitamin c, anthocyanin và phenolic tổng
theo thời gian ở phương pháp khơng xử lý enzyme .................................................... 46
Hình 3.21. Giá trị nghịch đảo tốc độ trích ly của vitamin c, anthocyanin và phenolic tổng
theo thời gian ở phương pháp xử lý enzyme ............................................................... 47

xi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ABTS:

2,2"- Azinolis-(3-ethylBenzoThiazoline-6-Sulfonic axit).

ANOVA:

Analysis Of Variance - Phân tích sự khác biệt.

AVJP:
CCC:

Endopectinase units.
Central Composite Cữcumscribed design - Quy hoạch thực nghiệm
được giới hạn quanh tâm.

DNA:

Deoxyribonucleic acid.

DNS:

Dinitrosalicylic acid.

DPPH:

2,2-Diphenyl-1- lpicrylhydrazyl.

FAO:

Food and Agriculture Organization - Tổ chức lương thực và nông
nghiệp.

FDU:

Erment depectinization unit.

FRAP:

Ferric ion Reducing Antioxidant Power - Khả năng kháng oxy hóa được
thể hiện qua sự khử ion Fe3+.

GAE:

Galic axit Equivalent - Hàm lượng phenolic tổng tính theo đương lượng
axit Galic.

GRIN:

Germplasm Resources Information Network - Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ

HPLC:

High Performance Liquid Chromatography - Phương pháp sắc ký lỏng
hiệu năng cao.

IU:

International Unit.

NCU:

Novo Cellulase Unit.

PAL:
PATE:

Pectate lyase.
Polygalacturonic acid trans-eliminase.

PECTU:

Pectin transeliminase unit

PG:
PGL:

Polygalacturonase.
Polygalacturonatelyase.


xii

PGU:

Polygalacturonase Unit - Hoạt tính pectinase phân tích thơng qua cơ

chat pectin.


xiii

PMG:
PMGL:

Polymethylgalacturonase.
Polymethylgalacturonatelyase.

RNA:

Ribonucleic acid.

TE:

Trolox Equivalent - Hoạt tính chống oxi hóa tính theo đương lượng
Trolox.

TPTZ:

2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine.

USDA:
WHO:

United States Department of Agriculture - Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ.
World Health Organization - Tổ chức y tế thế giới.

MỞ ĐẦU
Khi nền kinh tế ngày càng phát triển thì nhu cầu ăn uống của con người không chỉ là
ăn đủ mà cịn là ăn khỏe. Trong đó, rau quả luôn là sản phẩm được tiêu thụ mạnh, chúng
cung cấp 10% nhu cầu dinh dưỡng hàng ngày và là nguồn thực phẩm quan trọng để
cung cấp khoáng và vitamin [1], Việc sử dụng rau quả trong khẩu phần ăn còn giúp ngăn
ngừa sự xuất hiện stress oxi hóa, là nguyên nhân của rất nhiều bệnh nguy hiểm như ung
thư, tim mạch, suy giảm hệ thần kinh và lão hóa sớm [2],
Quả trâm có tên khoa học là Syzygium cumini và là một loại quả khá phổ biến ở nước
ta. Đây là loại thực vật mọc tự nhiên và có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Quả
trâm có thể dùng để ăn tươi hoặc chế biến thành nước ép, thạch, syrup, giấm, rượu, và
bánh pudding. Trong y học cổ truyền, quả trâm dùng để điều trị bệnh tiêu chảy mãn tính
và rối loạn đường ruột [3],
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu cơng bố về thành phần các hợp chất trong quả
trâm cũng như khả năng chống oxi hóa của chúng. Veigas và cộng sự (2007), đã trích
ly dịch từ quả trâm với dung môi HC1 1% trong methanol để phân tích các thành phần
anthocyanin, các hợp chất phenolic và đánh giá hoạt tính chống oxi hóa của chúng [4],
Benherlal và cộng sự (2007), sử dụng ethanol với tỷ lệ 1:2 (w/v) để trích ly các hợp chất
trong quả trâm và báo cáo rằng các hợp chất anthocyanin chỉ có mặt trong phần thịt quả,
cịn hợp chất phenolic thì có mặt trong cả phần thịt quả, lẫn vỏ hạt và hạt, hàm lượng
của hợp chat phenolic cũng như hoạt tính chống oxi hóa trong phần hạt là cao hơn so
với vỏ hạt, và trong vỏ hạt thì cao hơn so với trong thịt quả [5], Ngoài ra, Banerjee và
cộng sự (2005), khi sử dụng nước nóng để trích ly các hợp chất có trong thịt quả trâm
khơ và nhận thấy, thịt quả trâm có chứa nhiều thành phần hợp chất có hoạt tính chống
oxi hóa như vitamin c, axit galic, hợp chất phenolic, anthocyanin và tannin [6], Ỏ Việt
Nam, các nghiên cứu công bố về quả trâm vẫn cịn rất ít, và tính đến nay, năm 2015,
vẫn chưa có cơng bố nào về việc sử dụng chế phẩm enzyme để trích ly dịch quả trâm kể
cả trong và ngoài nước.

2

Vì vậy, chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu là “Sử dụng chế phẩm enzyme pectinase để
trích ly dịch quả giàu các chất chống oxi hóa từ quả trâm (Syzygium cuminiỴ\ Mục đích
nghiên cứu là tìm ra các điều kiện tối ưu của q trình trích ly dịch quả trâm bằng
phương pháp enzyme, góp phần đa dạng hóa các sản phẩm dịch quả giàu các hợp chất
chống oxi hóa.


3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Quả trâm
1.1.1. Nguồn gốc, định danh
1.1.1.1. Nguồn gốc và phân bố
Cây trâm (Syzygium cuminí) được cho là có nguồn gốc từ Ần Độ. Hiện nay cây hâm
được biết đến ở cả hai khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới. Cây thích ứng với
điều kiện ẩm ướt và lầy lội, có thể chịu đựng được các điều kiện hạn hán và lũ lụt liên
tục [7], Trên thế giới, loại cây này được phân bố ở các vùng thuộc Châu Phi như Kenya,
Tanzania, Uganda; ở Châu Á: Ấn Độ, Indonesia, Malaysia (theo GRIN, Bộ Nông Nghiệp
Hoa Kỳ), Philippin [7]; ở châu Mỹ: Hoa Kỳ, Hawaii, Guatemala, Belize, Surinam,
Venezuela và Brazil [7]; ở vùng Caribe: Bermuda, Cuba, Haiti, Jamaica, quần đảo French
Antilles Lesser và Trinidad, Tela, Honduras [7], Tại Việt Nam, cây phân bố ở nhiều khu
vực bao gồm vùng núi Lạng Sơn, Ngọc Lĩnh, Đà Lạt, Tây Ninh, An Giang [8] và còn
được gọi với các tên khác như trâm mốc hay vối rừng (theo FAO).
1.1.1.2. Định danh
Tên khoa học: Syzygium cumini [9]
-

Giới: Thực Vật (Plantae)

-

Ngành: Ngọc Lan (Magnoliophyta)

-

Lớp: Ngọc Lan (Magnoliopsida)

-

Phân lớp: Hoa Hồng (Rosidae)

-

Bộ: Sim (Myrtales)

-

Họ: Sim (Myrtaceae)

-

Chi: ttâm (Syzygium)
1,1.2, Đặc điểm thục vật và thành phần dinh dưỡng

Ở Việt Nam, cây trâm là loại thực vật mọc tự nhiên. Cây có chiều cao trung bình từ
10 đến 15m nhưng có thể cao đến 30 m, đường kính thân cây từ 40 đến 100 cm. Quả
trâm (hình 1.1) phát triển vào tháng 6 và tháng 7, thuộc dạng quả hạch, cố hình bầu dục,
khi còn non cố màu xanh lục và chuyển sang màu tím đen khi chín (theo FAO). Vào mùa
thu hoạch, một cây trâm 5 tuổi có thể cho đến 700 quả [10].

4

Hình 1.1. Quả trâm(A) [10]và các giai đoạn chín của quả trâm (B) [11]
Theo Milene và cộng sự (2012), quả trâm có chứa 0,6% pectin và 0,4% chất xơ (tính
trên lOOg quả tươi) [12]. Đây là loại quả giàu axit citric, axit malic [13] và cố nhiều
thành phần có khả năng chống oxi hốa cao như axit galic, anthocyanins [14], tannin và
flavonol [15]. Theo nghiên cứu của Venkateswarlu (1952), vị chua của quả là do axit
galic và màu sắc quả là phụ thuộc vào thành phần anthocyanin [16].
Thành phần dinh dưỡng của quả trâm được trinh bày trong bảng 1.1.


5
Bảng 1.1. Thành phần dinh dường của quả trâm (Theo Cơ sở dữ liệu USDA)

1.1.2.1. Carbohydrat
Carbohydrat là một trong những thành phần quan ữọng của thục phẩm. Chứng cố thể
tồn tại ở dạng độc lập hoặc liên kết với các phân tử khác trong tế bào. Một số carbohydrat
dễ tiêu hốa và là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng đối vối con người. Carbohydrat
góp phần tạo nên độ ngọt và đặc điểm kết cấu của nhiều thực phẩm (Theo FAO/WHO,
1974). Carbohydrat trong quả trâm bao gồm: raffinose, glucose, fructose [17].
Shahnawaz và cộng sự (2009), nghiên cứu trên dịch chiết từ quả frâm tươi cho thấy hàm
lượng đường tổng là 14,31%, trong đỏ đường khử chiếm 5,72% [18].
1.1.2.2. Hợp chất phenolic và anthocyanin
Nghiên cứu của Kubola và cộng sự (2011) cho thấy, hàm lượng phenolic tổng trong
quả trâm được xác định theo phương pháp Folin-Ciocalteu là 4,97+ 0,9 lmg GAE/g [19].
Theo Gardner và cộng sự (2000), các hợp chất phenolic là thành phần đống góp chính
trong hoạt động kháng oxy hóa của các loại nước ép từ rau quả [20] do chúng có khả
năng cung cấp hydro hiệu quả trong hoạt động kháng oxy hóa [21], Trong các hợp chất

phenolic thì axit galic hiện diện trong quả trâm được xem là một chất kháng oxy hóa


6
mạnh mẽ [22], Khả năng kháng oxy hóa của axit galic, xác định theo cả hai phương pháp
ABTS và DPPH, được cho là cao hơn so với vitamin c và các thành phần phenolic khác
như quercetin, epicatechin, catechin, rutin và axit chlorogenic [23], Ngồi ra, trong quả
ưâm cịn có tannin, một polyphenol tan trong nước, đây cũng là chất có hoạt tính kháng
oxy hóa cao; hơn nữa tannin cịn có tác dụng bảo vệ chống lại sự phá hủy DNA [24,25],
Các hợp chất phenolic có thể được chia làm 2 nhóm lớn: flavonoid và nonflavonoid
[26], Anthocyanin thuộc nhóm flavonoid, là hợp chất tạo nên màu tím của quả và có tính
chống oxi hóa [27], Trong các dạng của anthocyanin thì cyanidin là dạng phổ biến nhất
[28], Trong quá trình tiêu hóa, anthocyanin glycoside vẫn cịn ngun vẹn khi đi từ đường
tiêu hóa vào máu của động vật có vú [29],
Khi dịch chiết từ quả trâm được thủy phân bằng axit, người ta tìm thấy sự hiện diện
của glucose, và glucose có thể là loại đường duy nhất liên quan đến sự hình thành của
các anthocyanin glycoside. Ngồi ra, kết quả phân tích HPLC khẳng định ba hợp chất
chiếm hàm lượng cao trong thành phần anthocyanin là glucoglucoside delphinidin,
petunidin và malvidin [4],
1.1.2.3. Vitamin
Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy, quả ttâm ở các vùng khác nhau ttên thế giới sẽ
chứa thành phần vitamin khác nhau. Kết quả phân tích quả ttâm tại Lancetilla
Experimental Garden, Honduras, cho biết trong lOOgram phần ăn được của quả chứa:
0,004mg carotene; 0,008mg thiamine (vitamin Bl); 0,009mg riboflavin (vitamin B2);
0,290mg niacin (vitamin B3); và axit ascorbic (vitamin C) là 5,7mg [30]. Nghiên cứu
ttên quả ttâm tại An Độ cũng cho thấy, ttong lOOgram phần ăn được của quả có chứa: 8
IU vitamin A, 0,01-0,03mg thiamine, 0,009- 0,01mg riboflavin, 0,20 - 0,29mg niacin,
5,70 - 18,00mg axit ascorbic [31],
Trong số các vitamin thì vitamin c là một trong những vitamin tan trong nước, có vai
trị to lớn trong hàng trăm chức năng của cơ thể. Vitamin c giúp xây dựng collagen, góp

phần vào việc sản xuất hemoglobin, thúc đẩy sản xuất các tế bào máu trong tủy xương
và thậm chí cịn giúp chữa lành vết thương, vết bỏng và các mô bị hỏng. Chỉ với một
lượng nhỏ vitamin c có thể bảo vệ các phân tử quan trọng, khơng thể thiếu trong cơ thể,
chẳng hạn như protein, lipid, carbohydrate và axit nucleic (DNA và RNA) khỏi bị hư hại


7
bởi các gốc tự do và các loại phản ứng oxi hóa được tạo ra trong q trình trao đổi chất
bình thường, hoặc do tiếp xúc với chất độc và chất gây ơ nhiễm. Đặc biệt, vitamin c cịn
có thể tái sinh chất kháng oxy hóa khác như vitamin E [32,33], Khi tham gia vào hoạt
động chống oxi hóa, vitamin c đóng vai trị là chất cho proton hydro để dập tắt các gốc
tự do và trở thành một ascorbyl tương đối bền [34],
1.1.2.4. Khả năng chống oxỉ hóa
Trái trâm chứa nhiều loại hợp chất kháng oxy hóa khác nhau, bao gồm flavonoid,
phenol, carotenoid và vitamin, mà tất cả đều có lợi cho sức khỏe con người, giảm nguy
cơ mắc các bệnh thối hóa do stress oxy hóa, và ức chế q trình oxy hóa của phân tử
[19], Các nghiên cứu của Kheaw-on và cộng sự (2009) cho thấy, khả năng chống oxi hóa
của quả trâm qua các giai đoạn chín khác nhau là khác nhau. Trong đó, kết quả xác định
theo 3 phương pháp FRAP, ABTS và DPPH đều cho thấy khả năng chống oxi hóa của
các thành phần trong thịt quả khi quả đạt độ chín hồn tồn là cao nhất so với các giai
đoạn khác [35], Đây cũng là cơ sở để chúng tôi lựa chọn độ chín của nguyên liệu sử dụng
cho các thí nghiệm trong đề tài này.
1.1.3. Các sản phẩm từ quả trâm
Trong thực phẩm, quả ttâm được dùng làm bánh [36], nước sốt [37], mứt, sirup [10],
Ỏ An Độ, quả ttâm được dùng để sản xuất nước ép đóng chai [38] và làm giấm [39], Ỏ
Goa [40] và ở Philippin [41], quả ttâm được dùng làm nguyên liệu để sản xuất rượu.
Trong y học, quả ttâm được ghi nhận là loại quả đóng góp rất nhiều ttong y học dân
tộc cũng như trong dược phẩm thương mại [10]. Trên thế giới, loại quả này được sử dụng
để chữa trị nhiều loại bệnh khác nhau như ho, bệnh tiểu đường, bệnh kiết ly, mụn nước
và nấm biểu bì [42], Đối với bệnh tiểu đường, thịt và hạt của quả trâm cố tác dụng làm

hạ thấp lượng đường trong máu và làm chậm các biến chứng của bệnh bao gồm các biến
chứng liên quan đến thần kinh và bệnh đục thủy tinh thể [43,44]. Ngoài ra, quả trâm còn
được dùng làm thuốc như thuốc trị bao tử, đầy hơi, lợi tiểu [45],
Nhìn chung, trên thế giới các sản phẩm từ quả trâm rất phong phú; trong khỉ đó ờ Việt
Nam, quả ưâm thường được dùng đơn giản như một loại trái cây tươi, hoặc bổ sung trong
các vị thuốc Nam. Có thể thấy đây là một nguồn nguyên liệu tiềm năng để phát triển
thành dòng sản phẩm công nghiệp mái ờ nước ta.


8

1.2. Enzyme pectinase
1.2.1. Giới thiệu chung
Trong q trình trích ly dịch quả, enzyme pectinase được sử dụng đề hỗ trợ cho q
trình trích ly. Pectinase là một hệ gồm nhiều enzyme (hình 1.3), mà cơ chất của nó là các
hợp chất pectin [46].

Hình 1.2. Sơ đồ phân loại enzyme pectinase [47]
Trong đó, các endo enzyme như: endo polygalacturonase (PG), endo
polymethylgalacturonase

(PMG),

endo

polygalacturonatelyase

(PGL),

endo

polymethylgalacturonatelyase (PMGL) là những enzyme quan trọng có vai trị tích cực
trong q trình phá vỡ vách tế bào, giải phóng chất chiết. Cơ chế chung của các enzyme
này là cắt các liên kết ở giữa mạch phân tử. Cụ thể [46]:
-

Endo PG (EC.3.2.1.15): thủy phân liên kết a-1,4 glycoside tại vị trí giữa mạch của
phân tử axit pectic hay axit pectinic.

-

Endo PMG: thủy phân liên kết a-1,4 glycoside tại vị trí ở giữa mạch của phân tử
pectin.

-

Endo PGL (EC.4.2.2.2): xúc tác trên cơ chất là axit pectic hay axit pectinic, liên
kết bị phân hủy nằm ở những vị trí giữa mạch phân tử cơ chất.


9

-

Endo PMGL (EC.4.2.2.10): xúc tác trên cơ chất là pectin, liên kết bị phân hủy nằm
ở những vị trí giữa mạch phân tử cơ chất.
1.2.2. Chế phẩm pectinase

Các enzyme pectinase dùng trong công nghệ thực phẩm phần lớn là các chế phẩm
enzyme có nguồn gốc chủ yếu từ vi sinh vật [48], Dựa vào điều kiện hoạt động của các

enzyme mà chế phẩm enzyme pectinase được chia làm 2 loại: pectinase axit và pectinase
kiềm. Một số đặc điểm của các enzyme sản xuất từ vi sinh vật được trình bày trên bảng
1.2.