Ứng dụng các kỹ thuật lên men, xử lý nhiệt và nano trong chế biến và nâng cao giá trị các chất có hoạt tính sinh học trong tỏi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN ÁI THẠCH

ỨNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT LÊN MEN,
XỬ LÝ NHIỆT VÀ NANO TRONG CHẾ BIẾN
VÀ NÂNG CAO GIÁ TRỊ CÁC CHẤT CÓ
HOẠT TÍNH SINH HỌC TRONG TỎI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÃ NGÀNH 62540101

2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN ÁI THẠCH

ỨNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT LÊN MEN,
XỬ LÝ NHIỆT VÀ NANO TRONG CHẾ BIẾN
VÀ NÂNG CAO GIÁ TRỊ CÁC CHẤT CÓ
HOẠT TÍNH SINH HỌC TRONG TỎI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÃ NGÀNH 62540101

NGƯỜI HƯỚNG DẪN
PGs. Ts. NGUYỄN MINH THỦY
Ts. HÀ PHƯƠNG THƯ

2020


LỜI CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cảm ơn PGs. Ts. Nguyễn Minh Thủy và Ts. Hà
Phương Thư đã hướng dẫn tận tình; truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm
quý báu; động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều để tôi hoàn thành luận án tiến sĩ.
Tôi xin thể hiện lòng biết ơn đến:
Quý Thầy, Cô và các anh, chị, em nghiên cứu viên trong Bộ môn Công
nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt
kiến thức và quan tâm, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu.
Tập thể cán bộ Phòng Vật liệu Nano Y sinh, Viện Khoa học Vật liệu;
Phòng Hóa sinh Ứng dụng, Phòng Hoạt chất Sinh học, Phòng Nghiên cứu các
hợp chất thiên nhiên, Viện Hóa học; Phòng Công nghệ sinh học Enzyme, Viện
Công nghệ Sinh học; Phòng Thiết bị dùng chung, Viện Kỹ thuật Nhiệt đới;
Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên – Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện nghiên cứu, giúp đỡ và truyền đạt kiến thức
cho tôi.
Tập thể cán bộ Phòng nghiên cứu chuyên sâu, Trường Đại học Cần Thơ
đã giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu.
Các anh, chị, em và tập thể lớp Cao học Công nghệ sau thu hoạch K21
đã hỗ trợ tôi trong quá trình nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến:
Ban giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ;
Ban giám hiệu Trường Đại học Tiền Giang;
Lãnh đạo Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam;

Ban chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp;
Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học;
Ban chủ nhiệm Khoa Sau đại học;
Đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và làm luận án.
Ngoài ra, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ba Mẹ và người thân đã nuôi
dạy và giúp đỡ, động viên tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập, nghiên
cứu làm luận án.
Trân trọng,
Nguyễn Ái Thạch


TÓM TẮT
Các sản phẩm chế biến từ tỏi (Allium sativum L.) có thể mở ra hướng sử
dụng tỏi nhiều hơn để đáp ứng nhu cầu sức khỏe và phòng chống bệnh tật cho
người sử dụng. Tỏi đen hoặc tỏi lên men thể hiện tác dụng chống oxy hóa
mạnh mẽ và hương vị dịu hơn so với tỏi tươi. Bên cạnh đó, hội tụ của công
nghệ nano với các công nghệ khác cũng sẽ tác động lớn đến sản xuất, chế biến
và bảo quản tỏi. Vì vậy, nghiên cứu tác động của kỹ thuật chế biến, bảo quản,
xây dựng các mô hình động học biến đổi các hoạt chất quan trọng trong các
sản phẩm từ tỏi với công nghệ nano được ứng dụng nhằm duy trì và nâng cao
chất lượng sản phẩm cho quá trình sử dụng ở mức độ cao và hiệu quả hơn.
Củ tỏi được thu hoạch ở độ tuổi 130-135 ngày sau khi gieo có chất lượng
cao nhất và cường độ hô hấp thấp. Nhiệt độ 0 oC cung cấp điều kiện tồn trữ tốt
nhất đảm bảo chất lượng của củ tỏi đến 180 ngày tồn trữ trong bao bì vải lưới.
Trong chế biến tỏi đen, cả hai biện pháp chần và lạnh đông tỏi nguyên củ
đều cho hàm lượng các hợp chất sinh học cao hơn so với tỏi tươi. Thực hiện
quá trình đông lạnh tỏi trong thời gian 36 giờ ở nhiệt độ -18 oC là biện pháp
tiền xử lý hiệu quả cho hàm lượng các hợp chất sinh học và khả năng chống
oxy hóa cao. Nhiệt độ 70oC tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chế biến tỏi
đen, cụ thể hàm lượng polyphenol tăng 6,5 lần so với tỏi tươi. Các thông số tối

ưu đạt được khi sấy tỏi đen ở nhiệt độ 58,78oC với thời gian 12,25 giờ. Ngoài
ra, sản phẩm tỏi đen có khả năng tồn trữ tốt ở nhiệt độ mát (5oC) trong bao bì
nhôm. Trong điều kiện này, hàm lượng các hợp chất sinh học trong sản phẩm
được duy trì ở mức độ cao nhất.
Trong chế biến tỏi lên men lactic, các tép tỏi được chần ở nhiệt độ 80oC
trong 90 giây thể hiện sự tổn thất thấp nhất các hợp chất trên. Trong quá trình
lên men acid lactic, hàm lượng polyphenol và flavonoid tổng số, hoạt tính
chống oxy hóa của tỏi tăng lên đáng kể. Trong khi đó, hàm lượng thiosulfinate
giảm dần sau 6 ngày lên men trong dung dịch có nồng độ muối NaCl 1% và
mật độ vi khuẩn Lactobacillus plantarum 10 6 CFU/mL. Bên cạnh đó, sản
phẩm tỏi lên men lactic vẫn duy trì được các hợp chất sinh học (polyphenol,
flavonoid và thiosulfinate) và khả năng chống oxy hóa khi được bảo quản ở
điều kiện nhệt độ 4-6 oC trong dung dịch lên men thanh trùng trong thời gian 2
tháng.

i


Từ các kết quả đạt được (được đề cập phần trên) cho thấy tỏi đen là sản
phẩm chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học hơn tỏi lên men lactic. Hệ
nano tỏi đen được chế tạo bởi alginate có kích cỡ hạt trong khoảng 60-80 nm
đo bằng kính hiển vi điện tử quét và phân bố trong nước với kích thước 109178 nm. Các hạt nano tỏi đen phân tán khá ổn định với điện thế zeta -11-22,5
mV và không có sự hình thành các hợp chất mới trong quá trình chế tạo hạt
nano thông qua phổ chuyển đổi hồng ngoại Fourier.
Hệ nano tỏi đen đều dương tính và có hoạt tính vượt trội so với tỏi đen
trên tế bào ung thư biểu mô biểu bì miệng, tế bào ung thư gan, tế bào ung thư
phổi, tế bào ung thư biểu mô thận khỉ, tế bào ung thư da và âm tính với tế bào
ung thư vú. Trong khi đó, hệ nano tỏi đen đều thể hiện hoạt tính trên tất cả bảy
dòng vi sinh vật thử nghiệm. Hệ nano tỏi đen có thể ức chế enzyme glucosidase gây bệnh tiểu đường nhưng không có tác dụng đối với AChE gây
bệnh Alzheimer. Ngoài ra, hạt nano tỏi đen sử dụng an toàn cho chuột ở liều

sử dụng 250 mg/kg trọng lượng cơ thể và có khả năng hạ đường huyết ở chuột
bệnh tiểu đường từ 421 xuống còn 195 mg/dL sau 21 ngày điều trị.
Từ khóa: Chống oxy hóa, lão hóa, lên men, nano hóa, tỏi, tồn trữ.

ii


SUMMARY
The products made from garlic (Allium sativum L.) which might help to
use more garlic for health promotion and disease prevention. Black garlic or
lacto-fermented garlic has strong antioxidant and milder flavor than fresh
garlic. Besides that, convergence of nanotechnology with other technologies
also has a major impact on production, processing and preservation of garlic.
Therefore, study the effect of processing techniques, preservation and
construction of kinetic model to describe the bioactive compounds changes in
garlic products with nanotechnology applications will be helpful to maintain
and enhance quality products in order to use them efficiently.
Raw garlic bulbs were harvested at 130-135 days after planting which
had the highest quality and low respiration rate. The temperature at 0°C
provides the best storage conditions for garlic quality up to 180 days during
storage in mesh bag.
For black garlic processing, both blanching and freezing treatments help
to improve bioactive compounds than fresh garlic. Among the pretreatment
conditions, frozen garlic at -18 oC for 36 hours had the greatest impact on the
total phenolic content, flavonoid and antioxidant activities of garlic. These
results indicated that freezing can promote the generation of functional
materials. At 70oC, the total polyphenol content increased by about 6.5 times
in black garlic than that in fresh garlic. The optimal drying was found at
58.78°C for 12.25 hours by means of response surface methodology.
Moreover, black garlic has good storage capacity at low temperature (about

5oC) in aluminum packaging. In this condition, the content of bioactive
compounds in which is maintained to the highest level.
For lacto-fermented garlic processing, the obtained results showed that
the minor losses in bioactive compounds were observed after blanching
operation at 80 oC for 90 seconds. Pickled garlic processing with bacteria
density of 106 CFU/mL after 6 days showed the highest polyphenol content
than that with 10 5 and 107 CFU/mL. Besides, additional salt concentration also
affects the polyphenol content. Pickled garlic in salt concentration solution of
NaCl 1% and Lactobacillus plantarum density about 10 6 CFU/mL after 6 days
of fermentation showed that phenolic and flavonoid contents and radical
scavenging activity using DPPH method of garlic increased significantly while
decreasing thiosulfinate content. In addition, lacto-fermented garlic still
maintains bioactive compounds such as polyphenols, flavonoids and

iii


thiosulfinates and antioxidant capacity when that was stored at 4-6°C in
pasteurized fermentation solution for two months.
The above results showed that black garlic is a product containing more
bioactive compounds than pickled garlic. The black garlic nanoparticles
produced by alginate polymer had a particle size of 60-80 nm using SEM and
were distributed in water with particle size about 109-178 nm. Black garlic
nanoparticles well dispersed stability with zeta potential about -11.0-22.5
mV. There were not new substances were formed during nanoparticles
creating by using FT-IR.
Black garlic nanoparticles system are positive for human oral cancer
cells, liver cancer cells, lung cancer cells, monkey kidney cancer cells, skin
cancer cells and negative for breast cancer cells. They showed inhibited
activity on seven microorganism lines in this study. Black garlic nanoparticles

may inhibit -glucosidase enzyme which is involved diabetic but not AChE
that is involved Alzheimer's. Nanosize of black garlic systems were safety at
doses of 250 mg/kg body weight and were hypoglycemic in the diabetic rats
from 421 to 195 mg/dL after 21 days of treatment.
Từ khóa: Aged, antioxidant, fermentation, garlic, nanoization, storage.

iv


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

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án này được thực hiện và hoàn thành dựa trên các kết
quả nghiên cứu của tôi và những kết quả này chưa được sử dụng cho bất kỳ
luận án cùng cấp nào.

Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2020
Cán bộ hướng dẫn chính

Tác giả luận án

(ký, ghi rõ họ tên)

(ký, ghi rõ họ tên)

Nguyễn Minh Thủy

Nguyễn Ái Thạch

Cán bộ hướng dẫn phụ
(ký, ghi rõ họ tên)

Hà Phương Thư

v


MỤC LỤC
TÓM TẮT............................................................................................................... i
SUMMARY .......................................................................................................... iii
DANH SÁCH BẢNG.............................................................................................ix
DANH SÁCH HÌNH .............................................................................................xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..............................................................................xvi
Chương 1: GIỚI THIỆU........................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề ..........................................................................................................1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................2
1.2.1 Mục tiêu chung................................................................................................2
1.2.2 Mục tiêu cụ thể................................................................................................3
1.3 Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................3
1.3.1 Nội dung 1: Khảo sát sự thay đổi đặc tính lý học và hợp chất có hoạt tính
sinh học của củ tỏi (Allium sativum L.) trong quá trình thuần thục và tồn trữ............3
1.3.2 Nội dung 2: Nâng cao các chất có hoạt tính sinh học trong củ tỏi thông
qua quy trình chế biến sản phẩm tỏi đen và tỏi lên men lactic...................................3
1.3.3 Nội dung 3: Ứng dụng công nghệ nano nhằm cải thiện sinh khả dụng của
các hợp chất sinh học từ sản phẩm tỏi đen ................................................................3
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................4
1.5 Ý nghĩa của luận án ............................................................................................4

1.5.1 Ý nghĩa khoa học.............................................................................................4
1.5.2 Ý nghĩa thực tế ................................................................................................4
1.6 Những điểm mới của luận án ..............................................................................5
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................6
2.1 Giới thiệu tổng quan ...........................................................................................6
2.1.1 Tổng quát về tỏi...............................................................................................6
2.1.2 Áp dụng các biện pháp xử lý nhiệt trong chế biến tỏi đen ..............................10
2.1.3 Chế biến theo phương pháp lên men lactic.....................................................12
2.1.4 Một số sản phẩm tỏi khác ..............................................................................14
2.1.5 Kỹ thuật nano trong công nghệ thực phẩm.....................................................15
2.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước........................................................21
2.2.1 Các nghiên cứu liên quan đến điều kiện thu hoạch và tồn trữ củ tỏi sau
thu hoạch................................................................................................................21
2.2.2 Các nghiên cứu nâng cao hoạt chất sinh học trong tỏi liên quan đến chế
biến tỏi đen.............................................................................................................23

vi


2.2.3 Các nghiên cứu nâng cao hoạt chất sinh học trong tỏi liên quan đến chế
biến tỏi lên men acid lactic .....................................................................................27
2.2.4 Các nghiên cứu tạo hạt nano mang chất có hoạt tính sinh học từ tỏi hoặc
sản phẩm tỏi và thử nghiệm hoạt tính có liên quan .................................................28
Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................................31
3.1 Phương tiện nghiên cứu ....................................................................................31
3.1.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu ..................................................................31
3.1.2 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất .........................................................................31
3.1.3 Nguyên liệu ...................................................................................................33
3.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu ..............................................................33
3.2.1 Nội dung 1: Khảo sát sự thay đổi đặc tính lý học và hợp chất có hoạt tính

sinh học của củ tỏi (Allium sativum L.) trong quá trình thuần thục và tồn trữ..........33
3.2.2 Nội dung 2: Nâng cao các chất có hoạt tính sinh học trong củ tỏi thông
qua quy trình chế biến sản phẩm tỏi đen và tỏi lên men lactic.................................35
3.2.3 Nội dung 3: Ứng dụng công nghệ nano nhằm cải thiện sinh khả dụng của
các hợp chất sinh học từ sản phẩm tỏi chế biến.......................................................40
3.3 Phân tích dữ liệu...............................................................................................46
3.3.1 Xây dựng các mô hình động học....................................................................47
3.3.2 Xây dựng các mô hình bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (Response
Surface Methodology) ............................................................................................47
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................48
4.1 Sự thay đổi đặc tính lý học và hợp chất có hoạt tính sinh học của củ tỏi
(Allium sativum L.) trong quá trình thuần thục và tồn trữ........................................48
4.1.1 Chất lượng củ tỏi ở các độ tuổi thu hoạch ......................................................48
4.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tồn trữ đến sự thay đổi thành phần hóa lý của củ
tỏi...........................................................................................................................52
4.1.3 Ảnh hưởng của loại bao bì đến sự hao hụt khối lượng của củ tỏi trong
quá trình tồn trữ......................................................................................................56
4.2 Nâng cao các chất có hoạt tính sinh học trong củ tỏi thông qua quy trình
chế biến sản phẩm tỏi đen và tỏi lên men lactic ......................................................57
4.2.1 Nâng cao các chất có hoạt tính sinh học trong củ tỏi thông qua quy trình
chế biến sản phẩm tỏi đen.......................................................................................57
4.2.2 Nâng cao các chất có hoạt tính sinh học trong tỏi thông qua quy trình chế
biến sản phẩm tỏi lên men lactic.............................................................................83
4.3 Ứng dụng công nghệ nano nhằm cải thiện sinh khả dụng của các hợp chất
sinh học từ các sản phẩm tỏi chế biến...................................................................116
4.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly các chất có hoạt tính sinh
học trong tỏi đen ..................................................................................................116

vii

4.3.2 Đặc trưng và tính chất của hệ nano tỏi đen...................................................122
4.4 Hoạt tính trong thử nghiệm in-vitro và in-vivo về khả năng hấp thu và tác
dụng của các hoạt chất sinh học của hệ nano tỏi đen.............................................130
4.4.1 Thử nghiệm in-vitro.....................................................................................130
4.4.2 Thử nghiệm in-vivo .....................................................................................133
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..............................................................136
5.1 Kết luận..........................................................................................................136
5.2 Đề nghị...........................................................................................................137
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................138
PHỤ LỤC.............................................................................................................xix

viii


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 4.1 Thành phần hóa học và đặc tính chống oxy hóa của củ tỏi ở các thời
điểm thu hoạch .......................................................................................................51
Bảng 4.2 Độ cứng chủ quan của củ tỏi ở các nhiệt độ khác nhau theo thời gian
tồn trữ ....................................................................................................................53
Bảng 4.3 Sự thay đổi hàm lượng SAC (mg/kg d.w) của tỏi trong suốt quá trình
lão hóa ở các mức nhiệt độ khác nhau ....................................................................65
Bảng 4.4 Mô hình sự thoái hóa thiosulfinate ở các nhiệt độ khác nhau ...................70
Bảng 4.5 Bảng phân tích độ sai lệch .......................................................................73
Bảng 4.6 Giá trị tối ưu của các hợp chất có hoạt tính sinh học ................................76
Bảng 4.7 Giá trị tối ưu nhiệt độ, thời gian sấy, hàm lượng polyphenol,
flavonoid và khả năng loại bỏ gốc tự do DPPH của tỏi đen ....................................78
Bảng 4.8 Bảng phân tích độ sai lệch .......................................................................79
Bảng 4.9 Bảng kiểm định sự tương thích (Likelihood) ...........................................80
Bảng 4.10 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ chần đến hàm lượng

polyphenol tổng số (mg GAE/g d.w) trong tỏi........................................................84
Bảng 4.11 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ chần đến hàm lượng
thiosulfinate (µmol/g d.w) của tỏi...........................................................................87
Bảng 4.12 Dự đoán các thông số động học, hệ số xác định (R2) cho sự tổn thất
hàm lượng polyphenol, flavonoid tổng số trong tỏi ở các điều kiện chần khác
nhau .......................................................................................................................89
Bảng 4.13 Dự đoán thông số động học, hệ số xác định (R2) cho sự phân hủy
của thiosulfinate trong tỏi ở các điều kiện chần khác nhau......................................91
Bảng 4.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến màu sắc của tỏi.................................93
Bảng 4.15 Ảnh hưởng thời gian chần đến giá trị L, a, b của tỏi...............................94
Bảng 4.16 Hàm lượng polyphenol, flavonoid, thiosulfinate và khả năng trung
hòa gốc tự do DPPH của tỏi sau chần 80oC thời gian 90 giây. ................................95
Bảng 4.17 Tương tác giữa mật số vi khuẩn, nồng độ muối và thời gian lên men
đến giá trị pH của tỏi lên men.................................................................................96
Bảng 4.18 Sự thay đổi pH của tỏi lên men theo thời gian, mật số vi khuẩn và
nồng độ muối .........................................................................................................97

ix


Bảng 4.19 Tương tác giữa mật số vi khuẩn, nồng độ muối và thời gian lên men
đến hàm lượng polyphenol trong tỏi.......................................................................99
Bảng 4.20 Tương tác giữa mật số vi khuẩn, nồng độ muối và thời gian lên men
đến hàm lượng flavonoid trong tỏi........................................................................101
Bảng 4.21 Tương tác giữa mật số vi khuẩn, nồng độ muối và thời gian lên men
đến hàm lượng thiosulfinate trong tỏi ...................................................................102
Bảng 4.22 Tương tác giữa mật số vi khuẩn, nồng độ muối và thời gian lên men
đến khả năng chống oxy hóa của tỏi.....................................................................105
Bảng 4.23 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm tỏi lên men lactic ......................106
Bảng 4.24 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu phụ đến hàm lượng polyphenol

(mg GAE/g d.w) trong tỏi lên men .......................................................................109
Bảng 4.25 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu phụ đến hàm lượng flavonoid (mg
QE/g d.w) trong tỏi lên men .................................................................................110
Bảng 4.26 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu phụ đến hàm lượng thiosulfinate
(μmol/g d.w) trong tỏi lên men .............................................................................112
Bảng 4.27 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu phụ đến khả năng trung hòa gốc
tự do DPPH (%) của tỏi lên men ..........................................................................113
Bảng 4.28 Hàm lượng polyphenol (mg GAE/g d.w), flavonoid (mg QE/g d.w),
thiosulfinate (μmol/g d.w) và khả năng trung hòa gốc tự do DPPH (%) của tỏi
lên men theo thời gian bảo quản ...........................................................................114
Bảng 4.29 Sự phân bố cỡ hạt và điện thế zeta của hệ nano tỏi đen được chế tạo
ở tỷ lệ dịch trích/dung dịch alginate khác nhau .....................................................123
Bảng 4.30 Hiệu suất bọc thuốc của hệ nano tỏi đen ở tỷ lệ dịch trích/dung dịch
alginate khác nhau................................................................................................130
Bảng 4.31 Hoạt tính trên các dòng tế bào ung thư của các tác nhân thử ................131
Bảng 4.32 Hoạt tính kháng khuẩn và nấm của hệ nano tỏi đen và tỏi đen .............131
Bảng 4.33 Hoạt tính ức chế enzyme -glucosidase của hệ nano tỏi đen và tỏi
đen .......................................................................................................................132
Bảng 4.34 Hoạt tính ức chế AChE của chất thử hệ nano tỏi đen và tỏi đen ...........133
Bảng 4.35 Đường huyết (mg/dL) của chuột khi sử dụng tác nhân điều trị để
thử độ an toàn trong 7 ngày. .................................................................................133
Bảng 4.36 Đường huyết (mg/dL) của các nhóm chuột thử nghiệm trước và sau
khi tiêm alloxan monohydrate 135 mg/kg trọng lượng chuột................................134
x


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Cấu tạo trong của củ tỏi cổ mềm và tỏi cổ cứng .........................................7
Hình 2.2 Một số giống tỏi phổ biến tại Việt Nam .....................................................8
Hình 2.3 Sự chuyển hóa GSAC thành SAC trong tép tỏi đen..................................11

Hình 2.4 Các hợp chất khác nhau được tạo ra khi tép tỏi bị tổn thương ..................12
Hình 2.5 Một số sản phẩm tỏi trên thị trường .........................................................15
Hình 2.6 Chuột nhắt trắng sử dụng trong thử nghiệm hoạt tính...............................46
Hình 4.1 Cường độ hô hấp của củ tỏi ở các giai đoạn thuần thục............................48
Hình 4.2 Củ tỏi ở các độ tuổi thu hoạch khác nhau .................................................48
Hình 4.3 Đường kính và khối lượng củ tỏi theo thời gian tăng trưởng ....................49
Hình 4.4 Hao hụt khối lượng (%) của củ tỏi ở các giai đoạn thu hoạch theo
thời gian tồn trữ......................................................................................................50
Hình 4.5 Hao hụt khối lượng (%) của củ tỏi ở các nhiệt độ tồn trữ .........................52
Hình 4.6 Độ Brix của củ tỏi theo thời gian tồn trữ ở các điều kiện nhiệt độ
khác nhau ...............................................................................................................54
Hình 4.7 Thay đổi hàm lượng polyphenol tổng số trong củ tỏi tồn trữ ở các
điều kiện nhiệt độ ...................................................................................................55
Hình 4.8 Thay đổi hàm lượng thiosulfinate của tỏi tươi theo thời gian tồn trữ ở
các nhiệt độ ............................................................................................................56
Hình 4.9 Hao hụt khối lượng của củ tỏi tồn trữ trong các loại bao bì khác nhau
ở nhiệt độ 0oC ........................................................................................................56
Hình 4.10 Ảnh hưởng của thời gian chần đến hàm lượng polyphenol tổng số
(TPC), flavonoid tổng số (TFC) và khả năng loại bỏ gốc tự do DPPH của tỏi ........58
Hình 4.11 Hàm lượng thiosulfinate của củ tỏi chần ở các mức thời gian khác
nhau .......................................................................................................................59
Hình 4.12 Ảnh hưởng của thời gian đông lạnh đến hàm lượng polyphenol tổng
số (TPC), flavonoid tổng số (TFC) và khả năng loại bỏ gốc tự do DPPH của
tỏi...........................................................................................................................60
Hình 4.13 Giá trị cảm quan của củ tỏi sau khi chần và lạnh đông ...........................61
Hình 4.14 Ảnh hưởng của tiền xử lý lạnh đông đến giá trị L trong suốt quá
trình chế biến tỏi đen ..............................................................................................61

xi

Hình 4.15 Ảnh hưởng của tiền xử lý lạnh đông đến hàm lượng polyphenol
tổng số trong quá trình chế biến tỏi đen ..................................................................62
Hình 4.16 Hàm lượng polyphenol trong tỏi đen ở các mức nhiệt độ lão hóa...........63
Hình 4.17 Hàm lượng flavonoid trong tỏi đen ở các mức nhiệt độ lão hóa..............63
Hình 4.18 Hoạt động chống oxy hóa của tỏi đen ở các mức nhiệt độ lão hóa..........64
Hình 4.19 Thay đổi độ cứng của tỏi ở các nhiệt độ khác nhau trong suốt quá
trình chế biến tỏi đen ..............................................................................................66
Hình 4.20 Sự thay đổi màu sắc của tép tỏi (a) và mặt cắt ngang củ tỏi (b) theo
nhiệt độ và thời gian lão hóa...................................................................................67
Hình 4.21 Thay đổi màu sắc tỏi đen trong suốt quá trình lão hóa ở 60oC ................68
Hình 4.22 Ảnh hưởng của nhiệt độ lão hóa đến giá trị L của tỏi theo thời gian .......68
Hình 4.23 Độ ẩm của tỏi đen ở các mức nhiệt độ lão hóa khác nhau.......................69
Hình 4.24 Ảnh hưởng của nhiệt độ lão hóa đến hàm lượng thiosulfinate trong
tỏi đen ....................................................................................................................70
Hình 4.25 Ảnh hưởng của nhiệt độ lão hóa đến hàm lượng acid tổng số của tỏi
đen .........................................................................................................................71
Hình 4.26 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lão hóa đến hàm lượng đường
khử của tỏi đen.......................................................................................................72
Hình 4.27 Giản đồ mạng nhện (QDA) biểu thị điểm cảm quan của tỏi đen theo
nhiệt độ và thời gian lão hóa...................................................................................72
Hình 4.28 Tỷ số khả dĩ theo thời gian xử lý ở các nhiệt độ khác nhau ....................73
Hình 4.29 Đồ thị bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian
sấy đến TPC của tỏi đen .........................................................................................75
Hình 4.30 Đồ thị bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian
sấy đến TFC của tỏi đen .........................................................................................75
Hình 4.31 Đồ thị bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian
sấy đến khả năng loại bỏ gốc tự do của tỏi đen .......................................................76
Hình 4.32 Sự tương thích của hàm lượng polyphenol tổng số giữa giá trị thực
nghiệm và dự đoán theo phương trình (4.2)............................................................77

Hình 4.33 Sự tương thích của hàm lượng flavonoid tổng số giữa giá trị thực
nghiệm và dự đoán theo phương trình (4.3)............................................................77

xii


Hình 4.34 Sự tương thích của khả năng loại bỏ gốc tự do DPPH giữa giá trị
thực nghiệm và dự đoán theo phương trình (4.4) ....................................................77
Hình 4.35 Biểu đồ contour tối ưu nhiệt độ và thời gian sấy tỏi đen.........................78
Hình 4.36 Tương quan giữa tỷ số khả dĩ và nhiệt độ với thời gian xử lý .................80
Hình 4.37 Ảnh hưởng nhiệt độ bảo quản và điều kiện bao gói đến hàm lượng
(a) TPC, (b) TFC và (c) khả năng loại trừ gốc tự do DPPH của tỏi đen...................82
Hình 4.38 Sản phẩm tỏi đen bảo quản trong bao bì PA...........................................83
Hình 4.39 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến hàm lượng flavonoid
trong tỏi..................................................................................................................85
Hình 4.40 Thay đổi hoạt tính chống oxy hóa trong tỏi ở các điều kiện chần
khác nhau ...............................................................................................................88
Hình 4.41 Mô hình dự đoán hàm lượng polyphenol tổng số ở các điều kiện
chần khác nhau.......................................................................................................90
Hình 4.42 Mô hình dự đoán hàm lượng flavonoid tổng số ở các điều kiện chần
khác nhau ...............................................................................................................90
Hình 4.43 Mô hình dự đoán hàm lượng thiosulfinate ở các điều kiện chần khác
nhau .......................................................................................................................91
Hình 4.44 Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ chần đến độ cứng của tỏi..............92
Hình 4.45 Tỏi trước và sau khi chần ở 70, 80 và 90oC trong 90 giây ......................94
Hình 4.46 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl và mật số vi khuẩn Lactobacillus
plantarum bổ sung vào dịch lên men đến hàm lượng polyphenol tổng số trong
tỏi...........................................................................................................................99
Hình 4.47 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl và mật số vi khuẩn Lactobacillus
plantarum bổ sung vào dịch lên men đến hàm lượng flavonoid tổng số trong

tỏi.........................................................................................................................101
Hình 4.48 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl và mật số vi khuẩn Lactobacillus
plantarum bổ sung vào dịch lên men đến hàm lượng thiosulfinate trong tỏi .........103
Hình 4.49 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl và mật số vi khuẩn L. plantarum bổ
sung vào dịch lên men đến hoạt tính chống oxy hóa trong tỏi...............................105
Hình 4.50 Kết quả đánh giá cảm quan của các thành viên đối với 16 mẫu tỏi
sau lên men ..........................................................................................................107
Hình 4.51 Mẫu tỏi lên men trong dung dịch có nồng độ muối NaCl 1%, mật số
vi khuẩn L. plantarum 10 6 CFU/mL sau 6 ngày....................................................108

xiii


Hình 4.52 Một số mẫu tỏi lên men có bổ sung hành lá (A), hành tây (B) và
hành tím (C) .........................................................................................................108
Hình 4.53 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu phụ đến hàm lượng polyphenol
tổng số trong tỏi lên men ......................................................................................110
Hình 4.54 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu phụ đến hàm lượng flavonoid tổng
số trong tỏi lên men..............................................................................................111
Hình 4.55 Kết quả đánh giá cảm quan tỏi lên men lactic bảo quản ở 30±2 và
5±1 oC ...................................................................................................................115
Hình 4.56 Sản phẩm tỏi lên men lactic sau 9 tuần bảo quản..................................115
Hình 4.57 Hàm lượng polyphenol tổng số trong dịch tỏi đen được trích ly theo
tỷ lệ nguyên liệu/dung môi và loại dung môi khác nhau .......................................117
Hình 4.58 Hàm lượng flavonoid tổng số trong dịch tỏi đen được trích ly theo
tỷ lệ nguyên liệu/dung môi và loại dung môi khác nhau .......................................117
Hình 4.59 Hàm lượng S-allyl cysteine trong dịch tỏi đen được trích ly theo tỷ
lệ nguyên liệu/dung môi và loại dung môi khác nhau ...........................................118
Hình 4.60 Hoạt tính chống oxy hóa DPPH của dịch tỏi đen được trích ly theo
tỷ lệ nguyên liệu/dung môi và loại dung môi khác nhau .......................................118

Hình 4.61 Sắc ký đồ của dung dịch SAC chuẩn (a) và SAC trong tỏi đen (b) .......119
Hình 4.62 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hàm lượng
polyphenol trong dịch tỏi đen ...............................................................................121
Hình 4.63 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hàm lượng
flavonoid trong dịch tỏi đen..................................................................................121
Hình 4.64 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hàm lượng SAC
trong dịch tỏi đen .................................................................................................121
Hình 4.65 Ảnh FE-SEM của hệ dịch tỏi đen (a) và hệ nano tỏi đen tỷ lệ dịch
trích/dung dịch alginate là 1/1 (b), 2/1 (c), 3/1 (d), 1/2 (e), 1/3 (f).........................122
Hình 4.66 Điện thế zeta của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch
trích/dung dịch alginate là 1/1 ..............................................................................123
Hình 4.67 Điện thế zeta của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch
trích/dung dịch alginate là 2/1 ..............................................................................124
Hình 4.68 Điện thế zeta của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch
trích/dung dịch alginate là 3/1 ..............................................................................124

xiv


Hình 4.69 Điện thế zeta của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch
trích/dung dịch alginate là 1/2 ..............................................................................124
Hình 4.70 Điện thế zeta của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch
trích/dung dịch alginate là 1/3 ..............................................................................125
Hình 4.71 Phổ FT-IR của tỏi đen..........................................................................126
Hình 4.72 Phổ FT-IR của alginate ........................................................................126
Hình 4.73 Phổ FT-IR của hệ nano tỏi đen.............................................................127
Hình 4.74 Phổ FT-IR của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch trích/dung
dịch alginate là 1/1 ...............................................................................................127
Hình 4.75 Phổ FT-IR của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch trích/dung
dịch alginate là 2/1 ...............................................................................................128

Hình 4.76 Phổ FT-IR của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch trích/dung
dịch alginate là 3/1 ...............................................................................................128
Hình 4.77 Phổ FT-IR của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch trích/dung
dịch alginate là 1/2 ...............................................................................................129
Hình 4.78 Phổ FT-IR của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch trích/dung
dịch alginate là 1/3 ...............................................................................................129

xv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AChE: Enzyme acetylcholinesterase
AGE (Aged garlic extract): Chiết xuất tỏi lão hóa
DLS: Tán xạ ánh sáng động
DMSO: Dimethyl sulfoxide
DPPH: 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl
D.W (Dried weight): Trọng lượng khô
EE: Hiệu suất bọc
FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope): Kính hiển vi điện
tử quét
FT-IR (Fourier-transform infrared spectroscopy): Quang phổ hồng ngoại
chuyển đổi Fourier
GAE (Gallic Acid Equivalent): Đương lượng acid gallic
GSAC: γ-glutamyl-S-allyl-L-cysteine
IC50 (The half maximal inhibitory concentration): Nồng độ ức chế 50% đối
tượng thử.
LAB (Lactic Acid Bacteria): Vi khuẩn acid lactic
mg GAE: mg acid gallic tương đương
mg QE: mg quercetin tương đương
MTT: (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium)

OD: Mật độ quang
PA: Polyamide
QDA (Quantitative Descriptive Analysis): Phân tích mô tả định lượng
QE (Quercetin equivalent): Đương lượng quercetin
RH (Relative Humidity): Độ ẩm tương đối
SAC: S-allyl-cysteine
TFC (Total Flavonoids Content): Hàm lượng flavonoid tổng số
TPC (Total Polyphenols Content): Hàm lượng polyphenol tổng số
-GTP: -glutamyl transpeptidase

xvi


Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Ở Việt Nam, tỏi được trồng nhiều tại các vùng Hải Dương, Hà Nội, Bắc
Giang, Phan Rang, Lý Sơn, Đà Lạt,… Tỏi Phan Rang có đặc điểm củ nhỏ, vỏ
lụa trắng, tinh dầu rất thơm. Nhiều nông hộ áp dụng quy trình VIETGAP vào
sản xuất, cung cấp cho người tiêu dùng sản phẩm tỏi bảo đảm chất lượng an
toàn.
Bảo quản tỏi rất quan trọng để cung cấp sản phẩm cho thị trường rau củ
tươi và cho quá trình chế biến. Các thành phần hóa học và mùi hăng cay của
tỏi đều là các thông số quan trọng rất ít được nghiên cứu liên quan đến các
điều kiện bảo quản. Tỏi có thể được lưu trữ khoảng 1-2 tháng trong điều kiện
tốt ở nhiệt độ môi trường xung quanh với RH thấp (< 75%). Tuy nhiên, trong
những điều kiện này, củ tỏi sẽ dần dần trở nên mềm, xốp và nhăn nheo do mất
nước. Sự đa dạng giống tỏi, thời gian và điều kiện tồn trữ đều có thể ảnh
hưởng đến thời gian bảo quản củ tỏi. Khảo sát độ thuần thục và phương pháp
tồn trữ giúp duy trì ổn định nguồn nguyên liệu cho quá trình chế biến và mua
bán.

Tỏi được biết đến với nhiều công dụng bảo vệ sức khỏe do chứa các hợp
chất chống khuẩn gây bệnh, chất kháng sinh, khả năng chống gốc tự do; chống
xơ vữa động mạch; kháng ung thư và chống mỡ máu cao (Kim et al., 2012).
Tuy nhiên, việc tiêu thụ tỏi tươi chưa qua chế biến bị hạn chế do có mùi hăng,
vị cay đặc trưng và có xu hướng gây khó chịu cho dạ dày. Trong những năm
gần đây, các phương pháp chế biến khác nhau như xử lý nhiệt, lão hóa (aging)
và lên men đã được sử dụng để loại bỏ mùi khó chịu và cải thiện vị của tỏi
(Bae et al., 2014). Tỏi đen được tạo ra từ tỏi tươi bằng cách xử lý ở điều kiện
nhiệt độ và độ ẩm thích hợp trong khoảng thời gian nhất định. Các hợp chất
gây mùi khó chịu của tỏi bị mất sau quá trình sản xuất, màu đen của tỏi được
hình thành do các phản ứng sinh hoá và hoá học (chủ yếu phản ứng Maillard).
Tỏi đen có vị ngọt dịu và độc đáo, cấu trúc mềm dẻo như trái cây sấy, không
gây mùi vị khó chịu như tỏi tươi (Wang et al., 2010). Hơn nữa, quá trình chế
biến tỏi đen còn liên quan đến sự hình thành các hợp chất phenolic, S-allyl-Lcysteine (SAC) và các hợp chất hoà tan trong nước có tác dụng chống oxy hoá
mạnh (Corzo-Martinez et al., 2007; Imai et al., 1994). Vì vậy đây là thực
phẩm lý tưởng trong phòng ngừa và điều trị bệnh tim, Alzheimer, viêm khớp
và các bệnh mãn tính như bệnh tiểu đường, đặc biệt là bệnh ung thư. Ngoài ra,
quá trình lên men, ngoài việc là một phương pháp để bảo quản nguyên liệu
tươi trong thời gian ngắn trước khi tiếp tục chế biến, nó có thể mang lại một

1


vài thuận lợi (cải thiện mùi, làm giàu các chất chuyển hóa mong muốn được
tạo ra bởi các vi sinh vật và tăng độ an toàn) như đã được báo cáo trong các
sản phẩm lên men thực vật khác (Buckenhuskes et al., 1990). Orlov et al.
(1991) đã nghiên cứu sự thay đổi một số thành phần hóa học (hàm lượng
đường, acid lactic, vitamin C) trong suốt quá trình lên men tự nhiên của tỏi
chần trong nước muối. Hiện nay, các nghiên cứu chuyên sâu về quy trình chế
biến và các biến đổi chất lượng sản phẩm tỏi đen và tỏi lên men lactic đã bắt

đầu được quan tâm tại Việt Nam. Tuy nhiên, các nghiên cứu chỉ dừng lại ở
việc tạo ra sản phẩm mới (tỏi đen), chưa quan tâm nhiều đến hoạt chất sinh
học trong sản phẩm. Do đó, việc nghiên cứu, thiết lập và kiểm soát các thông
số kỹ thuật trong chế biến là điều cần thiết và cấp bách nhằm tạo ra sản phẩm
có giá trị sinh học và khả năng phòng ngừa bệnh cao tại Việt Nam.
Tình hình kinh tế Việt Nam đã được cải thiện đáng kể và sự thay đổi này
đã đóng góp kết quả tốt cho việc thay đổi số lượng và loại bệnh tật trong nước
với sự giảm các bệnh truyền nhiễm và suy dinh dưỡng, nhưng lại tăng các
bệnh mãn tính như bệnh tiểu đường type II, tăng lipid máu, tăng huyết áp và
thừa cân, đặc biệt là ở các thành phố lớn. Do vậy với các đặc tính rất tốt từ các
sản phẩm chế biến từ tỏi (như đã đề cập) có thể mở ra hướng sử dụng tỏi nhiều
hơn để đáp ứng nhu cầu sức khỏe và phòng chống bệnh tật trong tình hình
dinh dưỡng Việt Nam đang có nhiều biến động. Bên cạnh đó, khả năng hấp
thu các dược chất quý trong tỏi vào cơ thể đến nay công bố vẫn còn hạn chế,
tuy nhiên có thể khẳng định rằng khi nano hóa các hoạt chất trên thì khả năng
hấp thu sẽ tăng lên gấp hàng chục lần (Shaikh et al., 2009). Quy trình chế tạo
hạt nano mang thuốc khá phức tạp bởi chúng chỉ được hình thành khi đáp ứng
các tiêu chí về tính chất vật lý và hóa học đặc trưng. Vật liệu nano mang thuốc
có thể cho thấy nhiều hoạt tính sinh học vượt trội. Hạt nano tỏi đen cũng chưa
được chế tạo và công bố ở các nghiên cứu trong nước và quốc tế. Vì vậy,
nghiên cứu chế biến các sản phẩm từ tỏi với hàm lượng cao các hoạt chất sinh
học, đồng thời cùng với việc trích ly hiệu quả các hoạt chất này và ứng dụng
công nghệ nano để tăng cường hoạt tính của chúng là điều cần thiết.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1 Mục tiêu chung
Nâng cao và cải thiện sinh khả dụng của các chất có hoạt tính sinh học
trong tỏi thông qua quy trình chế biến sản phẩm tỏi (tỏi đen và tỏi len men
lactic) và công nghệ nano.

2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể
Xác định ảnh hưởng của thời điểm thuần thục của tỏi và điều kiện bảo
quản tỏi đến đặc tính lý học và các hợp chất có hoạt tính sinh học trong quá
trình tồn trữ tỏi. Chọn được thời điểm thu hoạch tỏi có chất lượng tốt nhất và
điều kiện tồn trữ thích hợp để áp dụng trong chế biến các sản phẩm tỏi.
Xác định các thông số tối ưu cho quá trình sản xuất tỏi đen và tỏi lên
men lactic nhằm tạo ra sản phẩm tỏi có chất lượng cao (tăng cường hàm lượng
các hoạt chất sinh học và khả năng chống oxy hóa).
Xác định các điều kiện tồn trữ thích hợp cho 2 loại sản phẩm tỏi đen và
tỏi lên men lactic.
Xây dựng quy trình trích ly các hợp chất sinh học từ tỏi đen và chế tạo
các hạt nano tỏi đen mang các chất có hoạt tính sinh học với kích thước thích
hợp ( 100 nm), hình dạng tốt nhất (gần với hình cầu) và độ ổn định cao.
Hiệu quả thu được từ thử nghiệm hoạt tính của hệ nano tỏi đen trong kỹ
thuật in-vitro và in-vivo.
1.3 Nội dung nghiên cứu
1.3.1 Nội dung 1: Khảo sát sự thay đổi đặc tính lý học và hợp chất có
hoạt tính sinh học của củ tỏi (Allium sativum L.) trong quá trình thuần thục
và tồn trữ.
1.3.2 Nội dung 2: Nâng cao các chất có hoạt tính sinh học trong củ tỏi
thông qua quy trình chế biến sản phẩm tỏi đen và tỏi lên men lactic
Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố (phương pháp tiền xử lý, nhiệt độ)
đến quy trình chế biến sản phẩm tỏi đen.
Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố (pH, nồng độ muối, loại và mật số vi
khuẩn acid lactic) đến quy trình sản xuất sản phẩm tỏi muối chua.
Khảo sát ảnh hưởng của quá trình tồn trữ đến khả năng duy trì các hoạt
chất sinh học ở mức độ cao nhất trong cả hai sản phẩm tỏi đen và tỏi lên men
lactic.

1.3.3 Nội dung 3: Ứng dụng công nghệ nano nhằm cải thiện sinh khả
dụng của các hợp chất sinh học từ sản phẩm tỏi đen
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly các chất có hoạt
tính sinh học trong tỏi đen
Ứng dụng công nghệ nano góp phần nâng cao giá trị sinh học của các
hợp chất trong sản phẩm tỏi đen.
3


Thử nghiệm hoạt tính của hệ nano tỏi đen ở kỹ thuật in-vitro và in-vivo
về khả năng hấp thu và tác dụng của các hoạt chất sinh học thu nhận được từ
công nghệ nano.
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nguyên liệu tỏi tươi cổ mềm, giống địa phương được thu hoạch và chọn
lựa vào thời điểm mùa vụ năm 2014, 2015, 2016 và 2017 tại phường Văn Hải,
thành phố Phan Rang - Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận.
Sản phẩm tỏi đen và tỏi lên men lactic được chế biến và nghiên cứu tại
Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần
Thơ.
Hạt nano tỏi đen được chế tạo bằng cách sử dụng polymer alginate mạch
ngắn và thử nghiệm hoạt tính kháng sinh, gây độc tế bào ung thư, ức chế
enzyme -glucosidase và AChE, khả năng hạ đường huyết trên chuột nhắt
trắng bị tiểu đường tại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
1.5 Ý nghĩa của luận án
1.5.1 Ý nghĩa khoa học
Luận án đã cung cấp nhiều kết quả nghiên cứu về độ thuần thục, thời
gian thu hoạch và điều kiện bảo quản tỏi tươi. Ngoài ra, cơ chế hình thành tỏi
đen và tỏi lên men lactic trong suốt quá trình chế biến cũng được làm rõ. Các
mô hình đề xuất và các thiết lập liên quan đến các giá trị tham số động học
được đánh giá nhằm có các hiểu biết chính xác về sự thay đổi của các hợp chất

có hoạt tính sinh học trong sản phẩm thực phẩm trong quá trình chế biến. Đây
cũng sẽ là nguồn tài liệu quý giá cho công việc giảng dạy, nghiên cứu khoa
học. Hạt nano tỏi đen được chế tạo và thử nghiệm thành công ở kỹ thuật invitro và in-vivo góp phần làm đa dạng cơ sở dữ liệu thuốc phục vụ hỗ trợ và
điều trị bệnh.
1.5.2 Ý nghĩa thực tế
Như đã đề cập, Việt Nam có nhiều vùng trồng tỏi nổi tiếng như Phan
Rang, Lý Sơn, chất lượng các giống tỏi này được đánh giá rất cao trên các
phương tiện truyền thông và người tiêu dùng. Tuy nhiên chưa có công trình
khoa học nào nghiên cứu giá trị thực sự của giống tỏi địa phương (chất lượng
và phương pháp tồn trữ) và sử dụng cho quá trình chế biến, nâng cao giá trị từ
nguồn nông sản này.
Đối với nhiều hộ gia đình tại Phan Rang-Tháp Chàm và nhiều vùng trồng
tỏi trên cả nước, tỏi được xem là cây trồng truyền thống, tuy nhiên giá trị

4


thương phẩm của củ tỏi Việt Nam chưa cao, giá cả bấp bênh, chưa thể cạnh
tranh với tỏi giá rẻ từ Trung Quốc, đời sống của người trồng tỏi không ổn
định. Thông qua quy trình chế biến tỏi đen và tỏi lên men lactic sẽ làm tăng
lượng tiêu thụ tỏi cho người nông dân. Nghiên cứu đồng thời quy trình sản
xuất hai dạng sản phẩm này cũng nhằm tạo ra nguồn thực phẩm mới có giá trị
sinh học cao và là công việc có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Tỏi đen và tỏi
lên men lactic trải qua quá trình chế biến có hàm lượng các chất có hoạt tính
sinh học (S-allyl cysteine, polyphenol, flavonoid,…) và hoạt động chống oxy
hóa cao hơn so với tỏi tươi. Đặc biệt, các hợp chất này có khả năng ứng dụng
cao trong việc bảo vệ sức khỏe và là một liệu pháp phòng ngừa bệnh ung thư
cho người tiêu thụ chúng (như đã đề cập ở trên).
Tỏi đen và tỏi lên men lactic cũng góp phần làm đa dạng hơn các sản
phẩm từ tỏi ngoài thị trường và cung cấp nguồn thực phẩm giàu “giá trị dược

liệu” trong bữa ăn hàng ngày.
Công nghệ nano được xem là công nghệ tiên tiến bậc nhất hiện nay. Trên
thế giới việc áp dụng công nghệ nano được thực hiện đối với các hoạt chất có
giá trị dược liệu cao nhưng khả năng hấp thu kém. Bên cạnh đó, kỹ thuật nano
được áp dụng đồng thời sẽ tăng giá trị sinh học của sản phẩm và mở hướng
mới cho việc sử dụng các sản phẩm của tỏi Việt Nam ở mức độ cao và hiệu
quả hơn. Ngoài ra, sự ra đời của hệ nano tỏi đen sẽ là niềm hy vọng mới cho
các bệnh nhân ung thư, tiểu đường và một số loại bệnh khác.
1.6 Những điểm mới của luận án
Luận án cung cấp thông tin thời điểm thuần thục và điều kiện bảo quản
tỏi tươi liên quan đến đặc tính lý học và các hợp chất có hoạt tính sinh học
trong suốt quá trình tồn trữ.
Xây dựng được quy trình chế biến tỏi đen và tỏi lên men lactic nhằm tạo
ra sản phẩm tỏi có chất lượng cao vượt trội so với tỏi tươi (tăng cường hàm
lượng các hoạt chất sinh học và khả năng chống oxy hóa trong tỏi đen). Ngoài
ra, nghiên cứu còn xác định các điều kiện tồn trữ thích hợp cho hai loại sản
phẩm tỏi đen và tỏi lên men lactic
Xây dựng quy trình trích ly các hợp chất sinh học từ tỏi đen và ứng dụng
công nghệ nano chế tạo thành công hạt nano tỏi đen mang các chất có hoạt
tính sinh học với kích thước  100 nm, hình dạng gần với hình cầu và độ ổn
định cao. Hiệu quả thu nhận được từ thử nghiệm hoạt tính của hệ nano tỏi đen
ở kỹ thuật in-vitro và in-vivo cũng được xác định.

5


Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu tổng quan
2.1.1 Tổng quát về tỏi
2.1.1.1 Lịch sử của tỏi

Tỏi là một trong những loại thực vật lâu năm nhất trên thế giới và thuộc
họ Lily. Mặc dù nguồn gốc địa lý chính xác của tỏi vẫn chưa được xác định,
nhưng những nhà thực vật học hiện báo cáo rằng tỏi đến từ Trung Á. Một số
tác giả khác cho rằng là Siberia, nơi tỏi được phát hiện và trồng bởi những
người tìm kiếm thực phẩm và thảo dược chữa bệnh trên đồng ruộng. Đặc tính
của củ tỏi trắng là không mùi khi còn nguyên vẹn, nhưng khi cắt ra tỏi có mùi
vị cay nồng (Borek, 2001). Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, tỏi đã trở
thành loại thảo dược tăng cường sức khỏe phổ biến ở vùng Viễn và nước Cận
Đông, Châu Âu và Mỹ. Một bộ phận người Trung Quốc thường ăn cố định 20
gram tỏi/ngày, xấp xỉ trung bình 8 tép tỏi. Tại Đức, đa số những người trưởng
thành bổ sung tỏi hằng ngày để tăng cường sức khỏe. Ở Mỹ, việc sử dụng chất
bổ sung tỏi đã nhanh chóng tăng cao trong những năm qua, chất bổ sung phổ
biến nhất là chiết xuất tỏi lão hóa không mùi (Borek, 2001).
2.1.1.2 Củ tỏi
Trong tất cả phương thuốc thảo dược được tiêu thụ cho mục đích lợi ích
đối với sức khỏe, củ tỏi xếp hạng cao nhất, trong cả hai sự phổ biến và hiệu
quả. Tỏi (Allium sativum L.), một trong những loại thực vật lâu đời nhất được
sử dụng trong y học, đã trở thành một phần quan trọng trong của sống của con
người qua nhiều thế kỷ. Tỏi được sử dụng như gia vị thực phẩm, tăng cường
sức khỏe cho người lính trong chiến tranh, chữa cảm lạnh, nhiễm trùng và điều
trị nhiều loại bệnh khác nhau, từ bệnh tim mạch đến ung thư và thậm chí cả
bệnh dịch hạch (Amagase, 2006).
Ở Việt Nam, tỏi được trồng nhiều tại các vùng Hải Dương, Hà Nội, Bắc
Giang, Phan Rang - Ninh Thuận, Lý Sơn – Quảng Ngãi, Đà Lạt – Lâm
Đồng,… Trong đó, diện tích trồng tỏi lớn nhất ở Hải Dương (5,100 ha), Lý
Sơn (307 ha),…Tại Ninh Thuận, theo thống kê của Sở Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn, trong vụ Đông Xuân 2011-2012, diện tích trồng tỏi toàn tỉnh
là 126 ha, chiếm 11,54% diện tích gieo trồng tỏi của cả tỉnh. Tỏi Ninh Thuận
được trồng chủ yếu tại 3 huyện, thành phố đó là thành phố Phan Rang – Tháp
Chàm (44 ha) tập trung ở phường Văn Hải; huyện Ninh Hải (70 ha) tập trung

ở các xã Nhơn Hải, Thanh Hải, Vĩnh Hải; huyện Thuận Bắc (12 ha) ở xã Bắc
Sơn. Diện tích trồng tỏi toàn tỉnh sẽ có xu hướng tăng trong năm 2013 và 2014

6