Sử dụng sóng siêu âm thu nhận dịch trái chùm ruột (phyllanthus acidus) giàu các hợp chất chống oxy hóa

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : GS.TS. Lê Văn Việt Mần
TS.Tôn Nữ Minh Nguyệt
Cản bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Phạm Văn Hùng

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 4 thảng 1 năm 2016
Thành phần Hội đồng đảnh giả luận văn thạc sĩ gồm:

1. Chủ tịch hội đồng: TS. Trần Bích Lam
2. Phản biện 1: PGS.TS. Phạm Văn Hùng
3. Phản biện 2: TS. Hoàng Kim Anh
4. ủy viên: TS. Huỳnh Tiến Phong
5. ủy viên, thư ký: TS. Võ Đình Lệ Tâm
Xác nhận của Chủ tịch Hộỉ đồng đảnh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRỮỜNG 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: Đào Thị Tường Vy ..........................................MSHV: 13111036 ...........
Ngày, tháng, năm sinh: 03/06/1990 ............................................ Nơi sinh: Bình Thuận ......
Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm .....................................Mã số: 60 54 01 01 ..........
I. TÊN ĐỀ TÀI: Sử dụng sóng siêu âm thu nhận dịch trái chùm ruột (Phyllanthus acidus)
giàu các hợp chất chống oxy hóa.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Khảo sát ảnh hưởng của công suất và thời gian siêu âm trong quá trình xử
lý chùm ruột đến hoạt tính chống oxy hóa của dịch trích.

-

Tối ưu hóa điều kiện xử lý siêu âm bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để
hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chùm ruột cao nhất.

-

Xác định các thông số động học của quá trình trích ly các hợp chất phenolic và
vitamin c.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :06/07/2015
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:04/12/2015
V.

CÁN BỘ HUỚNG DẪN :

GS-TS. Lê Văn Việt Mẩn
TS. Tôn Nữ Minh Nguyệt

Tp. HCM, ngày.... tháng.... năm 2016

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA
(Họ tên và chữ ký)


i
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Văn Việt Mẩn và cô Tôn Nữ
Minh Nguyệt, những nguời đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thành viên trong gia đình tôi, những người đã
luôn ủng hộ hết mình về tinh thần cũng như vật chất trong suốt thời gian học tập của tôi.
Tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô thuộc bộ môn Công nghệ thực phẩm, Đại học Bách
Khoa Tp. HCM đã nhiệt tình dạy dỗ, chỉ bảo, hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và thực hiện
luận văn.
Sau cùng, tôi xin cảm ơn các anh chị, các bạn và các em cùng làm trong phòng thí
nghiệm Công nghệ thực phẩm, những người đã đồng hành cùng tôi trong thời gian thực hiện
luận văn cao học tại trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM.
Tp. HCM, ngày tháng năm 2016
Đào Thị Tường Vy


2

ABSTRACT
Recently, application of ultrasound has attracted considerable interest as an alternative
approach to traditional extraction. Star gooseberry {Phyllanthus acidus) has been found rich
in antioxidants including phenolic compounds and ascorbic acid. In this study, the effect
ultrasonic power and ultrasonic time on the level of ascorbic acid, total phenolics and
antioxidant activity of Phyllanthus acidus fruit extract were investigated. The Response
Surface Methodology (RSM) was then used to optimize the condition of UltrasoundAssisted Extraction (UAE) for maximizing the antioxidant activity of the extract. The
optimal conditions for UAE included sonicationpower of 20,3 w/g and sonication time of
4,1 minutes. Under the optimal conditions, the ascorbic acid content increased by 154%,
the total phenolic level raised by 53%, the antioxidant activity augmented by 116% (using
Ferric Reducing Antioxidant Potential assay) and 88% (using ABTS radical scavenging
capacity assay) compared with those in the conventional extraction. The extraction rate
constant of ascorbic acid and total phenolics increased by 1,38 and 2,2 fold, respectively,
compared with those achieved in the non ultrasonic extraction.


3
TÓM TẮT
Những năm gần đây, sóng siêu âm đã được biết đến như một phương pháp hỗ trợ làm
tăng hiệu quả trích ly bên cạnh các phương pháp truyền thống. Chùm ruột {Phyllanthus
acidus ) là một loại nguyên liệu có hàm lượng vitamin c và nhiều hợp chất phenolic cao.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành khảo sát về ảnh hưởng của công suất, thời gian
siêu âm đến quá trình trích ly dịch chùm ruột. Phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) được
sử dụng để tối ưu hóa điều kiện trích ly có sóng siêu âm hỗ trợ để dịch trích có hoạt tính
chống oxy hóa cao nhất. Siêu âm với điều kiện tối ưu công suất 20,3 w/g, thời gian 4,1 phút,
hàm lượng acid ascorbic tăng 154 %, hợp chất phenolic tổng tăng 53%, hoạt tính chống oxy
hóa tính theo pmol TE/100 gam chất khô theo FRAP tăng 116% và hoạt tính chống oxy hóa
theo ABTS (phương pháp ABTS) tăng 88% so với đối chứng không xử lý siêu âm. Hằng
số tốc độ trích ly của vitamin c và phenolic tổng của phương pháp xử lý siêu âm tăng 1,38
và 2,2 lần so với phương pháp không sử dụng siêu âm.

4
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng yêu cầu.
Tác giả luận văn

Đào Thị Tường Vy


V

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
ABSTRACT ............................................................................................................... ii
TÓM TẮT.................................................................................................................... iii
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ iv
MỤC LỤC ....................................................................................................................V
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. vii
DANH MỤC HÌNH................................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..............................................................................X
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................ 1
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ........................................................................................ 3
2.1. Trái chùm ruột ................................................................................................ 3
2.1.1. Nguồn gốc, phân loại: ........................................................................... 3
2.1.2. Đặc điểm thực vật ................................................................................. 3
2.1.3. Thành phần dinh dưỡng: ....................................................................... 4

2.1.4. Giá trị dược liệu: ................................................................................... 8
2.1.5. Các sản phẩm có nguồn gốc từ trái chùm ruột ...................................... 8
2.2. Kỹ thuật siêu âm ............................................................................................. 9
2.2.1. Sóng siêu âm ......................................................................................... 9
2.2.2. Tác động của sóng siêu âm trong quá trình trích ly ............................ 9
2.2.3. Các thông số của quá trình xử lý siêu âm ........................................... 11
2.2.4. ứng dụng của kỹ thuật siêu âm trong trích ly dịch trái........................ 13
2.3. Tính mới của đề tài ....................................................................................... 14
CHƯƠNG 3. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 15
3.1. Nguyên liệu và thiết bị .................................................................................. 15
3.1.1. Nguyên liệu ......................................................................................... 15
3.1.2. Thiết bị ................................................................................................ 15
3.2. Phuong pháp nghiên cứu ............................................................................... 15
3.2.1. Mục đích nghiên cứu ........................................................................... 15
3.2.2. Qui trình thu nhận dịch chùm ruột ở qui mô phòng thí nghiệm.......... 16


vi

3.2.3. Nội dung nghiên cứu: .......................................................................... 18
3.2.4. Các phuơng pháp phân tích ................................................................. 23
3.2.5. Phuơng pháp xử lý số liệu ................................................................... 25
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................ 27
4.1. Chọn độ chín nguyên liệu ............................................................................. 27
4.2. Khảo sát ảnh huởng của quá trình xử lý siêu âm đến hàm lượng vitamin c,
phenolic tổng và hoạt tính kháng oxy hóa trong dịch trích trái chùm ruột ............ 28
4.2.1. Ảnh hưởng của công suất siêu âm ...................................................... 28
4.2.2. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm ....................................................... 32
4.3. Tối ưu hóa quá trình xử lý siêu âm bằng phương pháp quy hoạch
thực nghiệm............................................................................................................ 34

4.4. Xác định các thông số động học của quá trình trích ly các hợp chất có hoạt
tính kháng oxy hóa trong dịch trái chùm ruột ........................................................ 39
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 45
5.1. Kết luận: ........................................................................................................ 45
5.2. Kiến nghị ....................................................................................................... 45
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 54


7
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần dinh dưỡng của trái chùm ruột có xuất xứ từ Ấn Độ ................ 5
Bảng 2.2. Kết quả công bố về hàm lượng vitamin c trong dịch trích trái chùm ruột với
những nghiên khác nhau ................................................................................................ 6
Bảng 2.3. Kết quả công bố về hàm lượng phenolic tổng trong dịch trích trái chùm ruột
trong các công bố khác nhau ......................................................................................... 7
Bảng 2.4. Hoạt tính kháng oxy hóa trong dịch trái của một số loài trong họ Phyllanthaceae
sử dụng ethanol làm dung môi trích ly .......................................................................... 7
Bảng 2.5. Kết quả các ứng dụng của kỹ thuật siêu âm trên dịch trái ......................... 13
Bảng 3.1. Phân loại độ chín của trái chùm ruột theo màu sắc và khối lượng trái tươi 19
Bảng 3.2. Bảng bố trí quy hoạch thực nghiệm bằng phần mềm mode 5.0 .................. 21
Bảng 4.1. Kết quả xác định hàm lượng vitamin c, phenolic tổng, pH dịch trích qua các
giai đoạn chín của trái chùm ruột ................................................................................ 27
Bảng 4.2. Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả ................................................ 35
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hoạt tính kháng oxy hóa của dịch trái
chùm ruột theo phương pháp FRAP ............................................................................ 36
Bảng 4.4. Kết quả thực nghiệm tại điều kiện công suất và thời gian tối ưu ................ 38
Bảng 4.5. So sánh thông số động học quá trình trích ly vitamin c và phenolic tổng khi có
và không có sử dụng siêu âm hỗ trợ trích ly................................................................ 43

8
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cây (A), Lá (B), hoa (C)
Hình 2.2. Trái chùm ruột
Hình 2.3. Quá trình hình thành và nổ bể bong bong do tác động của sóng siêu âm...9
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình thu nhận dịch chùm ruột ................................................... 16
Hình 3.2. Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................................ 18
Hình 4.1. Phân loại trái chùm ruột theo độ chín ......................................................... 27
Hình 4.2. Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng vitamin c trong dịch
trích trái chùm ruột ..................................................................................................... 28
Hình 4.3. Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng trong
dịch trích trái chùm ruột ............................................................................................. 29
Hình 4.4. Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hoạt tính kháng oxy hóa trong dịch
trích chùm ruột

31

Hình 4.5. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin c trong dịch
trích chùm ruột............................................................................................................ 32
Hình 4.6. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng trong dịch
trích chùm ruột

32

Hình 4.7. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hoạt tính kháng oxy hóa trong dịch
trích chùm ruột............................................................................................................ 33
Hình 4.8. Đồ thị đáp ứng bề mặt hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP của phương
trình hồi qui trong hệ 2 chiều...................................................................................... 37
Hình 4.9. Đồ thị biến thiên hàm lượng vitamin c theo thời gian trích ly trong trường
hợp không sử dụng siêu âm để hỗ trợ ......................................................................... 40

Hình 4.10. Đồ thị biến thiên hàm lượng phenolic tổng theo thời gian trích ly trong
trường hợp không sử dụng siêu âm để hỗ trợ ............................................................. 40
Hình 4.11. Đồ thị biến thiên hàm lượng vitamin c theo thời gian trích ly trong
trường hợp có sử dụng siêu âm hỗ trợ ........................................................................ 41
Hình 4.12. Đồ thị biến thiên hàm lượng phenolic tổng theo thời gian trích ly trong
trường hợp có sử dụng siêu âm hỗ trợ41 Hình 4.13. Đồ thị biểu diễn giá trị nghịch đảo


9
của tốc độ trích ly vitamin c và hợp
chat phenolic theo thời gian trong trường hợp không sử dụng sóng siêu âm ............. 42
Hình 4.14. Đồ thị biểu diễn giá trị nghịch đảo của tốc độ trích ly hàm lượng vitamin

c và hợp chat phenolic theo thời gian trong trường hợp sử dụng sóng siêu âm ........ 42


X

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ABTS: 2,2’- Azinolis-(3-ethylBenzoThiazoline-6-Sulfonic acid)
ANOVA: Analysis Of Variance - Phân tích sự khác biệt
CCC: Central Composite Circumscribed design - Quy hoạch thực nghiệm đuợc giới
hạn quanh tâm.
DM: Dry Matter - Nguyên liệu khô.
DPPH : 1,1 -Diphenyl-2-picrylhydrazyl.
FCR: Folin-Ciocalteu Reagent - thuốc thử Folin-Ciocalteu.
FRAP: The Ferric Reducing Ability of Plasma hoặc Ferric ion Reducing Antioxidant
Power hoặc Ferric Reducing Power - Khả năng khử sắt của huyết tương hoặc khả năng
chống oxy hóa được thể hiện qua sự khử ion Feni.
GAE: Gallic acid Equivalent - Hàm lượng phenol tổng tính theo đương lượng acid

gallic.
RSM: Response Surface Modelling - Mô hình đáp ứng bề mặt.
TE hoặc TEAC: Trolox Equivalent hoặc Trolox Equivalent Antioxidant Capacity hoạt tính chống oxi hóa tính theo Trolox.
TPC: Total Polyphenols Content - Hàm lượng tổng của các hợp chất phenolic.
TPTZ: 2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine.
VCEAC: Vitamin C equivalent antioxidant capacity-hoạt tính chống oxy hóa tính
theo vitamin C.
w/w: khối lượng/ khối lượng


CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
Trái chùm ruột từ lâu đã được biết đến như một vị thuốc dân gian có tác dụng phòng
và trị bệnh. Ngoài ra, chùm ruột còn cung cấp một hàm lượng lớn vitamin c và các chất
chống oxy hóa thuộc nhóm flavonoids (kaemferol, quercetin, myricetin)
[1] . Tuy nhiên, tại Việt Nam chùm ruột chỉ là một loại cây mọc tự nhiên, công dụng
và các sản phẩm từ chùm ruột ít được quan tâm. Có rất ít các công bố khoa học về thu
nhận dịch trái chùm ruột giàu các hợp chất chống oxy hóa.
Quá trình trích ly dịch quả giàu các chất chống oxy hóa trong dịch trích chùm ruột
chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như phương pháp trích ly, thời gian trích ly,
[2] . Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hiện nay đã có nhiều phương pháp
hỗ trợ hiệu quả cho quá trình trích ly như xử lý cơ học, xử lý enzyme. Tuy nhiên, phương
pháp nào cũng có những ưu điểm và nhược điểm nhất định. Trong phương pháp trích ly
có Enzyme thời gian xử lý dài cũng như việc điều chỉnh pH và nhiệt độ tương thích cho
mỗi loại enzyme có thể gây tổn thất hàm lượng một số hợp chất cần thu nhận trong dịch
trích. Bên cạnh đó phương pháp kết hợp sử dụng nhiều loại enzyme khác nhau gây khó
khăn trong việc hiệu chỉnh pH và nhiệt độ tối thích cho các phản ứng xảy ra và làm tăng
chi phí cho quá trình xử lý [3].
Xử lý nguyên liệu với sóng siêu âm là một giải pháp kỹ thuật mới có thể áp dụng để
hỗ trợ quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật. Ưu điểm của kỹ
thuật này là làm tăng đáng kể hiệu suất thu hồi chất chiết, rút ngắn thời gian trích ly.

Ngoài ra, phương pháp này còn có những ưu điểm khác như thiết bị đơn giản, dễ vận
hành trong sản xuất công nghiệp [4], Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp xử lý
siêu âm là tạo thành các gốc tự do khi siêu âm với công suất lớn trong thời gian dài [5].
Trên thế giới, đã có nhiều nghiên cứu cho thấy hiệu quả tích cực của sóng siêu âm trong
quá trình trích ly dịch trái cây.như sim, táo, việt quất so với quá trình trích ly truyền
thống.
Trong luận văn này, chúng tôi “sử dụng sóng siêu âm trích ly dịch trái chùm ruột
(Phyỉỉanihus acidusỴigiàu các hợp chất chống oxy hóa. Hy vọng rằng kết quả thu


2

được sẽ làm tiền đề cho những nghiên cứu tiếp theo nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng
sản phẩm nước chùm ruột từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền và phổ biến ở Việt Nam.


3

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. Trái chùm ruột
2.1.1. Nguồn gốc, phân loại:
Chùm ruột còn gọi là tầm ruột, có tên khoa học là Phyllanthus acỉdus, Phyllanthus
dỉstỉchus, Cỉcca dỉstỉcha, Cỉcca acỉda hay Averrhoa acỉda, là loại cây thân gỗ nhỏ. Đây
là một loại cây phổ biến, có nguồn gốc Nam Á, phân bố chủ yếu ở các nước nhiệt đới
như Ấn Độ, Bangladesh, một số nước Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Chùm ruột
là loài cây ăn quả duy nhất trong họ Phyllanthaceae [6].
Phân loại tên khoa học theo hệ thống APG III-2009 (Angiosperm Phylogeny
Group)
Giới: Plantae
Ngành: Angỉospermae

Lớp: Eudỉcots
Bộ: Rosales
Họ: Phyllanthaceae
Chi: Phyỉỉathus
Loài: p.acỉdus
2.1.2. Đặc điểm thực vật
Chùm ruột là loại cây thân mộc (Hình 2.1A), cỡ nhỏ, gần giống cây bụi, đạt chiều
cao từ 2m đến 9 m. Tán cây rậm rạp, thân cây dày có nhiều nhánh cứng. Nhánh cây sần
sùi vì vết sẹo cũ của những cuống lá cũ. Ỏ mỗi cành chính đều có nhiều cành nhỏ màu
xanh, dài từ 15 cm đến 30 cm, mọc thành chùm dày đặc [6].
Hình 2.1 B cho thấy lá chùm ruột mọc so le, hình trứng dài, với kích thước khoảng
4-5 cm, rộng khoảng 1,5- 2 cm [6].
Mùa hoa nở khoảng tháng 3-5, mùa cho quả khoảng tháng 6-8. Hoa chùm ruột có
màu hồng, nở thành từng chùm (Hình 2.1 C) [7].


4

(AJ

(Bj

(C)

Hình 2.1. Cây (A), Lá (B), hoa (C)
Trái chùm ruột có hình tròn, chia thành 6 múi, đường kính quả khoảng 2-2,5 cm.
Trái chùm ruột khi còn non có màu xanh đậm sau khi chín chuyển sang màu trắng hoặc
màu vàng nhạt, mỗi trái chỉ có một hạt duy nhất, cứng và nằm ở trưng tâm của trái. Thịt
chùm ruột giòn có vị rất chua [7].

Hình 2.2. Trái chùm ruột

2.1.3. Thành phầ" dinh dưỡng:
Chùm ruột là trái giàu chất dinh dưỡng, chủ yếu là các loại đường, khoáng, vitamin
và các hợp châ t chống oxy hóa.


5
Thành phần dinh dưỡng của trái chùm ruột phụ thuộc vào giống, độ chín, thồ
nhưỡng, khí hậu, chế độ chăm sóc trong suốt quá trình phát triển và trưởng thành [8],
[9].
Bảng 2.1. Thành phần dinh dưỡng của trái chùm ruột cố xuất xứ từ Án Độ [8]
Thành phần
Khối lượng trong lOOg trái tươi
Xơ,g

1,12

Cacbonhydrate,g

5,12

Protein,g

1,37

Lipid,g

0,3

Độ ẩm, g

90,42

Vitamin c,mg

135,34

Beta-carotene,pg

2107,89

Natri, mg

32

Kaỉỉ,mg

727

Sắt, mg

5,42

Kẽm,mg

1,44

Đồng,mg
Mangan, mg

0,62
2,32

Photpho, mg

82,31

Canxỉ, mg

33

Magỉe, mg

29

• Vitamin C:Trái chùm ruột chứa nhiều loại vitamin, tuy nhiên đảng chú ý là
vitamin c. Hàm lượng vitamin c ban đầu thấp rồi tăng dần đến khi trái chùm ruột đạt độ
chín sinh lý [10]. Hàm lượng vitamin c trong chùm ruột trong các công bố trước đây có
sự khác nhau.
Bảng 2.2. Kết quả công bố về hàm lượng vitamin c trong dịch trích trái chùm ruột
với những nghiên khác nhau


6
Tên tác giả

Năm

Hàm lượng vitamin c

Trích

(mg/lOOgtrái tươi)

dẫn

Devi và cộng sự

2011

4,6

[11]

Jahan và cộng sự

2011

135,5

[8]

Guddữeddigari

2012

8

[7]

Kết quả từ bảng 2.2 cho thấy hàm lượng vitamin c trong các công bố có sự dao động
đáng kể từ 4,6 đến 135,5 mg/ lOOg trái tươi. Sự khác nhau trong các công bố cỏ thể do
nhiều nguyên nhân, trong đó giống và độ chín của đối tượng trái chùm ruột là một yếu
tố quan trọng[12], [13].
•

Các hợp chất phenolic:

Phenolic là một nhóm các hợp chất mà trong cấu trúc cố nhiều vòng benzene mang
một hay nhiều nhóm chức hydroxyl-OH. Trong thiên nhiên các hợp chất phenolic bao
gồm: flavonoid, xanthon, quercetin, quỉnon, các phenol mạch đơn vòng, các polyphenol.
Một số hợp chất phenolic trong thực phẩm có tính kháng oxy hóa cao, tác động tốt
đến sức khỏe của con người. Hiệu quả được chứng minh trong việc phòng chống bệnh
ung thư và tim mạch [14].
Trong dịch trái chùm ruột, các hợp chất phenolic chủ yếu thuộc nhóm flavonoid, cụ
thể là quercetin, kaemferol, myricetin [1].


7
Bảng 2.3. Kết quả công bố về hàm lượng phenolic tổng trong dịch trích trái chùm
ruột trong các công bố khác nhau.
Tên tác giả

Năm

Hàm lượng

Trích dẫn

phenolic tổng (mg
GAE/lOgchất khô)

Rahman và cộng sự

2011

551,97

[3]

Habỉb và cộng sự

2009

24,82

[9]

Sự khác biệt nỏỉ trên phụ thuộc vùng nguyên liệu và thời điểm thu hái khác nhau
[13].
• Hoạt tính chống oxy hóa:
Chùm ruột là một trong những loại trải cố khả năng kháng oxy hóa, mang lại nhiều
lợi ích cho cơ thể, có tiềm năng để phát triền các sản phẩm giàu hợp chất chống oxy
hóa. Các hợp chất chống oxy hóa trong dịch quả chùm ruột chủ yếu là vitamin c, acid
galic, quercetin, tannin, kaempferol, myricetin [15].
Bảng 2.4. Hoạt tính kháng oxy hóa trong dịch trái của một số loài trong họ
Phyỉỉanthaceae sử dụng ethanol làm dung môi trích ly [16].
Phenolic tồng (mg
Tên loài

GAE/100g chất
khô)

Flavonoid
Tổng( mg

FRAP(pmol

quercetỉn/10 0 TE/100g chất khô)
g chất khô)

p.embĩỉca

409,9±l,9

44,58±0,46

678,13±l,09

p.acidus

167,l±0,4

24,18±0,49

418,83±0,67

p.fraternus

171,l±0,l

20,33±0,65

209,65±0,26

2.1.4. Giá trị dược liệu:
Theo trang Les plantes médicales, lá chùm ruột nấu chín đắp lên mụn nhọt giúp hút
mủ rất tốt. Nhai lá chùm ruột sẽ xoa dịu các chứng viêm họng và miệng. Thân cây chùm


8
ruột được đưa vào các trị liệu dân gian do khả năng làm hạ sốt nhanh chóng. Chùm ruột
là một trong những loại thực vật được đưa vào chương trình giải độc cơ thể, trị các bệnh
về da.
Các nghiên cứu gần đây cho thấy sử dụng trái chùm ruột có khả năng chống lại nhiều
bệnh như đau đầu, hạ sốt, sáng mắt, kháng viêm [17], [18].
Nghiên cứu của Kumar (2011) trên lá chùm ruột cho kết quả khả quan trong việc
chống lại bệnh gan trên đối tượng thử nghiệm là chuột. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong
lá chùm ruột có chứa hai chất là acetaminophen và thioacetamide sử dụng với nồng độ
200-400mg/kg cân nặng cơ thể chuột trong vòng 7 ngày sẽ cho các chỉ số kháng bệnh tốt
hơn nhóm không sử dụng [19].
Ngoài ra, dịch trái chùm ruột cũng có khả năng kháng một số loài vi khuẩn gây ngộ
độc trên cơ thể người cụ thể như Shigella dysenterỉae, Vibrio cholera, Staphylococcus
aureus [20].
2.1.5. Các sản phẩm có nguồn gốc từ trái chùm ruột
Hiện nay ở thị trường Việt Nam nói riêng và Châu Á nói chung chưa có bất kỳ một
sản phẩm công nghiệp nào từ trái, thân, lá và rễ chùm ruột.
Các sản phẩm chùm ruột thường được chế biến ở quy mô gia đình, chủ yếu là ăn tươi,
dùng làm mứt, hay sử dụng như một loại gia vị làm tăng độ chua của món ăn [7].

Trong dân gian thường ngâm rượu trái chùm ruột để uống với công dụng chữa một
số bệnh. Chùm ruột phơi khô thường được bổ sung trong các loại thuốc nam theo Đông
y gia truyền Hạnh Lâm Đường (Hải Phòng).


9
2.2. Kỹ thuật siêu ân
2.2.1. Sóng siêu â»i
Sóng siêu âm là s Ìg âm thanh có tần số vượt quá ngưỡnị. nghe của tai người.
Thông thường, các thiế t bị siêu âm sử dụng bước sóng từ 20kHz đến 10 MHz [21].
Sóng siêu âm có tl được chia thành các dãy tần số như sau :
Sóng siêu âm tần I- thấp có tần số trong khoảng 20-100kHz. Sóng siêu âm trong
tần số này tạo ra các bong bóng lớn, làm tăng nhiệt độ và áp suất trong vùng sủi bong
bóng, mú -■ dụng để làm bit

2

Sóng siêu âi tần số này, hiệỉ

r

-

hơn 1 W.cm-2 chất hóa lý, cấu II

và thường được sử E:.

[22], [23], [24].
■n 1 MHz. Ở khoảng

Sóng siêu âi

ri

:-g thấp (thường thấp

trong khoảng tí

ri

■' à xác định các tính

tích hóa học [5]
g nh
củacủa
sóng
siêusiêu
âmâm
sóng

Hình 2.3. Quá ti
2.2.2. Tác 1
•T
Các tác độn

ủa sóng siêu âm trong quá trình trích 13
g vật lý
1

Lrong y học và phân

của sóng siêu âm chủ yếu diễn ra mạnh mẽ ở ranh giới lỏng
/5COU3TÍC

- rắn và lỏng - lớn

N hững hiệu ứng biên là rất quan trọng vì lớp biên ảnh hưởng

nhất đến qu

truyền nhiệt và truyền khối. Do tập trun;J năng lượng ở vùng

này, sóng siêu âm cải thiện động học truyền nhiệt và truyền khối rất hiệu quả [25]. Các
tác động vật lý quan trọng của sóng siêu âm là hiện tượng sủi bọt khí (cavitattion) [25],
và hiện tượng vi dòng [26].
• Hiện tượng sủi bọt
Sủi bọt khí do âm thanh là sự hình thành, phát triển và vỡ ra nhanh chóng của các
bong bóng hay khoảng trống trong chất lỏng dưới sự biến đổi của áp suất [27], [28].
Trong môi trường lỏng, khi sự thay đổi áp suất đủ lớn, chất lỏng sẽ bị xé ra do tác động


10
của sóng siêu âm tạo thành những bong bóng khí [25]. Sóng siêu âm truyền trong môi
trường vật lý bằng cách nén và giãn khoảng cách giữa các phân tử trong môi trường mà
chúng đi qua. Khi sóng siêu âm truyền qua môi trường, khoảng cách trung bình giữa các
phân tử sẽ thay đổi khi chúng dao động quanh vị trí cân bằng. Khi áp suất âm tạo ra
sóng siêu âm đi qua chất lỏng đủ lớn, khoảng cách giữa các phân tử của chất lỏng vượt
quá khoảng cách tối thiểu để giữ chất lỏng nguyên vẹn, chất lỏng bị vỡ ra và các lỗ trống
được tạo thành. Các lỗ trống này được gọi là bong bóng khí xâm thực. Khi chất lỏng
nén và giãn, bong bóng khí xâm thực có thể xảy ra hai trạng thái, ổn định và tạm thời.

Bong bóng ổn định tạo thành khi sóng siêu âm có cường độ thấp (1-3 w.cm-2) dao động
ở kích thước cân bằng trong nhiều chu kì sóng âm. Bong bóng tạm thời tạo thành khi
sóng siêu âm có cường độ lớn (vượt quá 10 W.C7H-2), bong bóng này giãn nở nhanh
chóng qua vài chu kỳ sóng âm, bán kính tăng ít nhất gấp đôi so với kích thước ban đầu
trước khi vỡ ra trong chu kỳ nén [29]. Quá trình này tạo ra áp suất rất lớn (70-100 MPa)
[30], làm hỗn loạn môi trường xung quanh và gãy mạch polymer, phá vỡ thành tế bào
[31]. Năng lượng tạo ra khi một bong bóng bị vỡ rất nhỏ, nhưng hàng triệu bong bóng
khí vỡ trong một giây hợp lại tạo thành năng lượng rất lớn [32],
Như vậy, hiện tượng sủi bọt khí có thể làm giảm kích thước nguyên liệu đồng thời
thúc đẩy quá trình truyền khối trong hệ thống trích ly rắn- lỏng. Những biến đổi này sẽ
góp phần làm tăng hiệu suất và rút ngắn thời gian trích ly.
•

Hiện tượng vi dòng

Đây là sự xuất hiện các bong bóng tức thời gần bề mặt rắn. Lúc này bong bóng vỡ
ra không đối xứng, từ đây có thể phát ra tia bọt khí hay lỏng [33]. Những tia này hướng
vào bề mặt rắn và có thể phá hủy bề mặt tiếp xúc. Hoạt động này có thể đánh bật các hạt
gắn liền với bề mặt và phá vỡ các khối liên kết thành các hạt nhỏ. Những biến đổi cũng
góp phần làm giảm kích thước nguyên liệu rắn hoặc phá vỡ cấu trúc nguyên liệu, giúp
cho dung môi xâm nhập dễ dàng hơn để trích ly chất chiết [34].
•

Tác động hóa học

Sự thay đổi nhiệt độ và áp suất lớn xảy ra đồng thời có thể gây ra một số biến đổi
hóa học bên trong bong bóng và vùng xung quanh nó [36].


11

Theo Feng và cộng sự (2010), sự tạo thành các gốc tự do là hệ quả trực tiếp của nhiệt
độ cao bên trong bong bóng. Nếu tồn tại hơi nước, nhiệt độ cao phân hủy phân tử nước
(H20) thành ion hydro (H+)và gốc tự do hydroxyl (ỠH_). Ion hydro (H+)và gốc hydroxyl
(OH-) có thể tái hợp thành hydro peroxide (H2Ơ2) và hydro phân tử (//2). Nếu có những
thành phần khác cũng được siêu âm, thì có thể xảy ra các phản ứng thứ cấp [25], [28].
Tác động hóa học của sóng siêu âm có thể có lợi hay có hại cho các cấu tử cần trích
ly. Tuy nhiên, khi xử lý siêu âm với công suất lớn và thời gian kéo dài thì các gốc tự do
mới được hình thành và gây những tác động tiêu cực đến chất lượng sản phẩm [35].
2.2.3. Các thông số của quá trình xử lý siêu âm
•

Công suất:

Nhiều nghiên cứu cho thấy công suất siêu âm ảnh hưởng lớn tới sự biến đổi của
nguyên liệu. Theo lý thuyết, công suất siêu âm lớn tạo ra áp suất lớn trong môi trường,
do đó phá hủy cấu trúc vi mô trong thực phẩm thông qua hiện tượng bong bóng khí xâm
thực [37]. Do đó, mục tiêu của các nhà nghiên cứu là tìm ra công suất phù hợp cho quá
trình trích ly đồng thời bảo vệ các vitamin, màu sắc, hương vị, các chất có hoạt tính sinh
học trong thực phẩm.
Hiệu suất trích ly tăng theo công suất siêu âm trong một khoảng xác định. Nghiên
cứu của Khan và cộng sự (2009) cho thấy hàm lượng các hợp chất phenolic trong vỏ
cam tăng 50% so với mẫu đối chứng không xử lý siêu âm khi tăng công suất siêu âm từ
3,2 đến 30W; nếu tiếp tục tăng công suất lên 56 W; hiệu quả trích ly tăng không đáng
kể [38].Tương tự vậy, theo Le và Le (2012), hiệu suất trích ly các chất có hoạt tính oxi
hóa trong sơ ri tăng 12% so với mẫu đối chứng không xử lý siêu âm theo phương pháp
ABTS trong khoảng công suất từ 0-15 w/g. Tuy nhiên, giá trị này không tăng có ý nghĩa
thống kê khi tiếp tục tăng công suất siêu âm lên 20 w/g [39].
•

Nhiệt độ

Nhiệt độ môi trường có hai vai trò quan trọng trong xử lý siêu âm. Một mặt, nhiệt
độ cao phá vỡ tương tác giữa các thành phần trong nguyên liệu (lực Van der Waals, liên
kết hydro) và làm tăng độ khuếch tán. Mặt khác, nhiệt độ cao làm tăng áp suất hơi và
hơi nước sẽ lấp đầy các bong bóng khí, sự vỡ bong bóng diễn ra ít mạnh mẽ hơn, làm
giảm tác động của sóng siêu âm. Do đó cần cân bằng nhiệt độ và tác động xâm thực của


12
sóng siêu âm để đạt hiệu quả trích ly cao nhất [40]. Nghiên cứu trên dịch nho của Le và
Le (2010) cho thấy nhiệt độ tối ưu để xử lý siêu âm thu nhận dịch nho là 74° c, khi đó
tổng hàm lượng chất chiết thu nhận được là cao nhất [41].Tuy nhiên nghiên cứu của V.
Santhirasegaram (2014) để trích ly các chất chống oxy hóa trong xoài cho thấy nhiệt độ
xử lý siêu âm thích hợp là 25°c [42], Như vậy tùy thuộc vào cấu tử cần trích ly mà nhiệt
độ xử lý siêu âm sẽ khác nhau.
•

Thòi gian

Thời gian xử lý siêu âm tác động tích cực đến hiệu quả trích ly. Tuy nhiên, với một
số cấu tử nhạy cảm như các chất chống oxy hóa, khi thời gian xử lý siêu âm quá dài,
hiệu quả trích ly sẽ giảm do tiếp xúc với ánh sáng, không khí và sự tăng nhiệt độ của
quá trình siêu âm [43]. Ngoài ra, sự hình thành các gốc tự do khi thời gian siêu âm kéo
dài cũng là nguyên nhân làm giảm nồng độ các chất có hoạt tính sinh học trong dịch
trích [35]. Nghiên cứu trên nước thanh long của Wichienchot và cộng sự (2010) cho
thấy hàm lượng phenolic tổng và các oligosacharide của nước ép thanh long đạt tối đa
khi siêu âm trong 3 phút. Neu kéo dài thêm thời gian siêu âm sẽ không làm tăng và đôi
khỉ làm giảm nhẹ hiệu quả trích lỵ cảc chất cố trong dịch thanh long muốn thu nhận
[44].
Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu

Theo Vikull và cộng sụ (2008), khi tăng tỷ lệ dung môi thì hiệu suất trích lỵ sẽ tăng.
Nhưng khỉ tăng lượng dung môi quá cao thì hiệu suất trích ly không tăng do cáu tử cần
trích ly đã hòa tan vào dung môi [4], [45], Nếu sử dụng lượng dung môi thấp thì tác
động của hiện tượng sủi bọt và vi dòng yếu đi, hiệu suất trích ly thấp do các cấu tử không
hòa tan vào dung môi hoàn toàn. Do đó tỷ lệ nguyên liệu và dung môi là một yếu tổ
quan trọng cần xác định để tăng hiệu quả trích ly và tránh làm loãng dịch quả trích ly
được [46].
2.2.4. ứng dụng của kỹ thuật siêu âm trong trích ly dịch trái cây
Bảng 2.5. Kết quả các ứng dụng của kỹ thuật siêu âm trên dịch trái cây