Sử dụng sóng siêu âm trích ly các hợp chất kháng oxy hóa trong quả táo ta (ziziphus mauritiana l )

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HỒNG THỊ LÀI

SỬ DỤNG SĨNG SIÊU ÂM TRÍCH LY CÁC HỢP CHẤT
KHÁNG OXY HÓA TRONG QUẢ TÁO TA (ZIZIPHUS
MAURITIANA L.)

Chuyên ngành: Thực phẩm và đồ uống
Mã số: 60 54 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, năm 2015


Cơng trình đượcc hồn thành tại trường Đại học Bách Khoa tp. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học:
1. PGS-TS. Lê Văn Việt Mẫn
2. TS. Võ Đình Lệ Tâm
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Tôn Nữ Minh Nguyệt

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Hoàng Kim Anh
Luận văn được bảo vệ tại trường Đại học Bách Khoa tp.HCM, ngày 23 tháng 7
năm 2015.
Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch hội đồng: TS. Võ Thị Bạch Huệ

2. Phản biện 1: TS. Tôn Nữ Minh Nguyệt

3. Phản biện 2: TS. Hoàng Kim Anh
4. Ủy viên: TS. Lê Phi Nga
5. Ủy viên, thư kí: TS. Trần Thị Ngọc Yên
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận Văn 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

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập- Tự do- Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Hoàng Thị Lài

MSHV: 13110562

Ngày, tháng, năm sinh: 12/11/1989

Nơi sinh: Đồng Nai

Chuyên ngành: Công nghệ Thực Phẩm & Đồ Uống

Mã số: 60 54 02

I. TÊN ĐỀ TÀI: Sử dụng sóng siêu âm trích ly các hợp chất kháng oxy hóa trong quả
táo ta (Ziziphus mauritiana L.)
II. NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ:
1. Nội dung


Chọn điều kiện xử lý siêu âm tốt nhất để thu chất lượng dịch táo cao nhất (hoạt

tính kháng oxy hóa, phenolic và vitamin C).


Tối ưu hóa điều kiện siêu âm để thu hoạt tính kháng oxy hóa cao nhất.



Xác định các thông số động học của quá trình trích ly.

2. Nhiệm vụ


Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến chất lượng dịch táo.



Khảo sát ảnh hưởng của công suất siêu âm đến chất lượng dịch táo.



Khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến chất lượng dịch táo.



Tối ưu hóa điều kiện xử lý siêu âm để thu hoạt tính kháng oxy hóa cao nhất.



Xác định các thơng số động học của q trình trích ly các hợp chất phenolic và

vitamin C.


Xây dựng phương trình động học q trình trích ly các hợp chất phenolic và

vitamin C trong dịch táo.


III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

19/01/2015

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2015
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

PGS-TS. Lê Văn Việt Mẫn
TS. Võ Đình Lệ Tâm
Tp. HCM, ngày

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

tháng

năm 2015

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA
(Họ tên và chữ ký)


LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
Họ và tên: Hồng Thị Lài
Ngày/tháng/năm sinh: 12/11/1989
Nơi sinh: Đồng Nai
Địa chỉ liên lạc: 180/7 ấp Nhân Trí, xã Xuyên Mộc, huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa
- Vũng Tàu.
Quá trình đào tạo:
 2007-2011: Sinh viên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật tp. HCM.
 2013-2015: Học viên cao học trường Đại học Bách Khoa tp. HCM.


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 án 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

Hoàng Thị Lài

i


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Văn Việt Mẫn và cô Võ
Đình Lệ Tâm, những người đã tận tình hướng dẫn tơi trong suốt q trình thực hiện
luận văn.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thành viên trong gia đình tơi, những
người đã ln 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 tơi trong q 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 phịng
thí nghiệm Cơng 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

Hoàng Thị Lài

ii

năm 2015

ABSTRACT

Ziziphus mauritiana L. has been found rich in antioxidants including phenolic
compounds and ascorbic acid. In this study, the effect of water/material ratio,
ultrasonic power and ultrasonic time on the level of ascorbic acid, total phenolics and
antioxidant activity of Ziziphus mauritiana L. fruit extract were investigated. The
Response Surface Methodology (RSM) was then used to optimize the condition of
Ultrasound- Assisted Extraction (UAE) for maximizing the antioxidant activity of the
extract. The optimal conditions for UAE included water/material ratio of 2, sonication
power of 18 W/g and sonication time of 4.5 minutes. Under the optimal conditions,
the ascorbic acid content increased by 23%, the total phenolic level raised by 29%, the
antioxidant activity augmented by 37% (using Ferric Reducing Antioxidant Potential
assay) and 33% (using ABTS radical scavenging capacity assay) compared with those
in the conventional extraction. The extraction rate constant of ascorbic acid and total
phenolic increased 4.9 and 1.87 fold, respectively, compared with those achieved in
the non ultrasonic extraction. Therefore UAE could be an useful method for extraction
of Ziziphus mauritiana L. fruit juice with high antioxidant content.

iii


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Quả táo ta Ziziphus mauritiana L. giàu các hợp chất kháng oxy hóa như các hợp
chất phenolic và vitamin C. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo, công
suất và thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin C, hàm lượng phenolic tổng và hoạt
tính chống oxy hóa của dịch trích táo ta đã được khảo sát. Phương pháp đáp ứng bề
mặt (RSM) 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. Khi siêu âm với điều kiện tối ưu là tỷ lệ
nước/táo là 2, công suất 18 W/g, thời gian 4.5 phút, hàm lượng ascorbic tăng 23%, hợp

chất phenolic tổng tăng 29%, hoạt tính chống oxy hóa theo FRAP (khả năng kháng
oxy hóa được thể hiện qua sự khử ion Fe3+) tăng 37% và hoạt tính chống oxy hóa theo
ABTS (khả năng nhốt gốc tự do ABTS) tăng 33% 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 4.9 và 1.87 lần so với phương pháp không sử dụng siêu âm. Vì vậy trích
ly có hỗ trợ siêu âm là một phương pháp tiềm năng để tăng hiệu quả trích ly các hợp
chất chống oxy hóa từ trái táo ta.

iv


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
ABSTRACT .................................................................................................................. iii
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................ iv
MỤC LỤC .......................................................................................................................v
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................... xi
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ...........................................................................................1
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ...........................................................................................3
2.1 Quả táo ta ...............................................................................................................3
2.1.1 Nguồn gốc cây táo ta (Ziziphus mauritiana L.) ..............................................3
2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của quả táo ..............................................................4
2.1.3 Hàm lượng vitamin C trong quả táo ...............................................................4
2.1.4 Các hợp chất phenolic trong quả táo ..............................................................5
2.1.5 Hoạt tính kháng oxy hóa trong quả táo ..........................................................5
2.2 Ứng dụng sóng siêu âm trong chế biến thực phẩm ...............................................6
2.2.1 Khái niệm sóng siêu âm .................................................................................6

2.2.2 Cơ chế tác động của sóng siêu âm trong môi trường lỏng .............................7
2.2.2.1 Cơ chế sủi bong bóng ..............................................................................7
2.2.2.2 Cơ chế vi dịng .........................................................................................7
2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm ...............8
v


2.2.3.1 Công suất siêu âm ....................................................................................8
2.2.3.2 Thời gian xử lý siêu âm ...........................................................................8
2.2.3.3 Nhiệt độ ...................................................................................................8
2.2.3.4 Dung mơi trích ly.....................................................................................8
2.2.3.5 Tỉ lệ nguyên liệu và dung môi .................................................................9
2.2.4 Một số kết quả nghiên cứu sử dụng sóng siêu âm hỗ trợ q trình trích ly
dịch quả....................................................................................................................9
2.3

Tổng quan tình hình nghiên cứu về trái táo ta .................................................10

2.4 Tính mới của đề tài ..............................................................................................11
CHƯƠNG 3. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................12
3.1 Nguyên liệu và thiết bị ........................................................................................12
3.1.1 Nguyên liệu ..................................................................................................12
3.1.2 Thiết bị..........................................................................................................12
3.2 Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................12
3.2.1 Mục đích nghiên cứu ....................................................................................12
3.2.2 Quy trình thu nhận dịch táo ở quy mơ phịng thí nghiệm ............................13
3.2.3 Sơ đồ nghiên cứu ..........................................................................................14
3.2.4 Nội dung nghiên cứu ....................................................................................16
3.2.4.1 Khảo sát nguyên liệu .............................................................................16
3.2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý siêu âm đến chất lượng nước

táo ......................................................................................................................16
3.2.4.3 Tối ưu hóa quá trình xử lý siêu âm bằng phương pháp quy hoạch thực
nghiệm ...............................................................................................................17
3.2.4.4 Xác định các thông số động học của q trình trích ly .........................18
3.3 Các phương pháp phân tích .................................................................................19

vi


3.3.1 Phương pháp phân tích hàm lượng vitamin C ..............................................19
3.3.2 Phương pháp phân tích hàm lượng hợp chất phenolic tổng .........................20
3.3.3 Phương pháp phân tích hoạt tính kháng oxy hóa .........................................20
3.3.3.1 Phương pháp phân tích hoạt tính oxy hóa theo ABTS (2,2-Azino-bis-3ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) ...............................................................20
3.3.3.2 Phương pháp phân tích hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP ..............21
3. 4 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm .............................................................21
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ...................................................................22
4.1 Khảo sát hàm lượng vitamin C và phenolic trong nguyên liệu táo tươi .............22
4.2 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý siêu âm đến chất lượng nước táo ........22
4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến chất lượng nước táo ................22
4.2.1.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng vitamin C .....................22
4.2.1.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng phenolic tổng ...............23
4.2.1.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hoạt tính kháng oxy hóa .................24
4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của công suất siêu âm đến chất lượng nước táo ..........26
4.2.2.1 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng vitamin C ...............26
4.2.2.2 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hợp chất phenolic tổng ............27
4.2.2.3 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hoạt tính kháng oxy hóa ..........29
4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến chất lượng nước táo ...........30
4.2.3.1. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin C ...............30
4.2.3.2 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng.........31
4.2.3.3 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hoạt tính kháng oxy hóa ...........33

4.3 Tối ưu hóa q 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 táo ....................................................................................41
vii


CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................46
5.1. Kết luận...............................................................................................................46
5.2. Kiến nghị ............................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................47
Phụ lục A. Các phương pháp phân tích .........................................................................55
Phụ lục B. Kết quả thí nghiệm.......................................................................................60

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong quả táo Ấn Độ (tính theo khối lượng tươi)
[33][76] [77] ....................................................................................................................4
Bảng 2.3 Các hợp chất polyphenol trong quả táo ta theo nghiên cứu của Memon [37]
.......................................................................................................................................10
Bảng 3.1 Bảng bố trí thí nghiệm các thông số khảo sát của ma trận quy hoạch thực
nghiệm ...........................................................................................................................18
Bảng 4.1 Kết quả khảo sát hàm lượng vitamin C, hợp chất phenolic của quả táo tươi 22
Bảng 4.2 Ma trận quy hoạch thực nghiệm sử dụng phần mềm Modde 5 và kết quả ...36
Bảng 4.3 Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hoạt tính kháng oxy hóa của dịch quả
táo (theo phương pháp FRAP) .......................................................................................37
Bảng 4.4 Kết quả thực nghiệm theo các giá trị tối ưu tìm được là ................................40
Bảng 4.5 So sánh thơng số động học q trình trích ly hợp chất phenolic và vitamin C
khi có và khơng sử dụng siêu âm hỗ trợ trích ly ...........................................................44

ix


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Quả táo ta ..........................................................................................................3
Hình 2.2 Sự hình thành và nổ bể bong bóng do sóng siêu âm ........................................6
Hình 3.1 Quy trình thu nhận dịch táo ở quy mơ phịng thí nghiệm ..............................13
Hình 3.2 Sơ đồ nghiên cứu ............................................................................................15
Hình 3.3 Nguyên lý của phương pháp ABTS ...............................................................21
Hình 4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng vitamin C ..............................23
Hình 4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hàm lượng phenolic tổng ........................24
Hình 4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/táo đến hoạt tính kháng oxy hóa ..........................25
Hình 4.4 Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm lượng vitamin C ........................26
Hình 4.5 Ảnh hưởng của cơng suất siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng ..................27
Hình 4.7 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng vitamin C .........................30
Hình 4.8 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng ...................32
Hình 4.9 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hoạt tính kháng oxy hóa ....................33
Hình 4.10 Đồ thị bề mặt đáp ứng hoạt tính kháng oxy hóa theo phương trình hồi qui
trên khơng gian 3 chiều .................................................................................................38
Hình 4.11 Đồ thị bề mặt đáp ứng hoạt tính kháng oxy hóa theo phương trình hồi qui
trên khơng gian 2 chiều .................................................................................................39
Hình 4.12 Hàm lượng vitamin C và phenolic theo thời gian trích ly có sử dụng siêu âm
.......................................................................................................................................42
Hình 4.13 Hàm lượng vitamin C và phenolic theo thời gian trích ly khơng sử dụng siêu
âm ..................................................................................................................................42
Hình 4.14 Đồ thị biểu diễn giá trị nghịch đảo tốc độ trích ly các hợp chất phenolic và
vitamin C trong trường hợp có sử dụng sóng siêu âm ..................................................43
Hình 4.15 Đồ thị biểu diễn giá trị nghịch đảo tốc độ trích ly các hợp chất phenolic và
vitamin C theo trong trường hợp khơng sử dụng sóng siêu âm ....................................43

x


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ABTS: 2,2’ –Azinolis-(3-ethylBenzo Thiazoline-6-Sulfonic acid).
ANOVA: ANalysis Of VAriance- phân tích sự khác biệt).
CCC: Central Composite Circumscribed design - Quy hoạch thực nghiệm được giới
hạn quanh tâm).
FCR: Folin- Ciocalteau reagent - Thuốc thử Folin- Ciocalteau.
FRAP: Ferric ion Reducing Antioxidant Power - Khả năng kháng oxy hóa được thể
hiện qua sự khử ion Fe3+.
GAE: Gallic acid Equivalent – Hàm lượng phenolic tổng tính theo đương lượng acid
Gallic.
RMS: Response Surface Modelling – Mơ hình bề mặt đáp ứng.
TE/TEAC: Trolox Equivalent/ Trolox Equivalent Antioxidant Capicity – Hoạt tính
kháng oxy hóa tính theo đương lượng Trolox.
TPC: Total Phenolic Content – hợp chất phenolic tổng.
TPTZ: 2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine.

xi


CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trái cây được coi là một nguồn dưỡng chất phong phú có chứa các đường, acid
hữu cơ, vitamin và khoáng. Djuric và cộng sự (1998) cho rằng chế độ ăn nhiều trái cây
giảm sự oxy hóa DNA, ngăn ngừa bệnh ung thư [1]. Dữ liệu từ trung tâm “Nghiên cứu
Y tế và các chuyên gia y tế” cho thấy chế độ ăn hàng ngày cung cấp trái cây hoặc rau
quả có thể giảm 4% nguy cơ đối với bệnh tim mạch vành [2]. Nhiều nghiên cứu đã cho
rằng các chất có hoạt tính sinh học và chất chống oxy hóa có trong các loại rau quả có
tác dụng chống lại các bệnh mãn tính và thối hóa [4] [5] [6]. Các chất chống oxy hóa

phổ biến là tocopherol, carotenoid, acid ascorbic và các hợp chất phenolic [7] [8].
Phenolic thể hiện hoạt tính chống oxy hóa thơng qua các cơ chế khác nhau như loại bỏ
các gốc tự do, phản ứng với các kim loại… do đó ngăn ngừa sự hư hỏng của lipid,
protein và acid nucleic, từ đó hạn chế sự tổn thương của tế bào [9]. Các chất chống
oxy hóa thường gặp trong các loại trái cây như flavonoid, tannin, anthocyanin…[10].
Quả táo ta (Ziziphus mauritiana L.) là nguồn cung cấp vitamin C, đường và các
khoáng chất khác nhau. Ngồi ra, chúng cịn chứa một lượng lớn các hợp chất
phenolic và có hoạt tính kháng oxi hóa khá cao [11] [12] [13]. Tuy nhiên, ở Việt Nam
có rất ít cơng bố khoa học về thu nhận nước quả táo giàu chất kháng oxy hóa.
Q trình trích ly dịch quả chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Để đạt được hiệu
quả khai thác tối đa, cần khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (nước), nhiệt độ, thời
gian…[14] [15] [16]. Có nhiều phương pháp hỗ trợ q trình trích ly dịch quả như xử
lý cơ học, sử dụng enzyme…Phương pháp sử dụng các chế phẩm enzyme được khá
nhiều tác giả nghiên cứu. Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế là thời gian xử lý
khá dài dễ làm tổn thất các chất có hoạt tính sinh học. Ngồi ra, enzyme có tính đặc
hiệu, phân cắt chọn lọc, nếu chỉ sử dụng một loại enzyme thì khó có thể trích ly được
nhiều hợp chất mong muốn. Việc sử dụng kết hợp các loại chế phẩm enzyme cũng
kém khả thi vì mỗi loại enzyme chỉ hoạt động tối ưu trong một số điều kiện nhất định
nên sau q trình trích ly, một số hợp chất vẫn cịn sót lại trong bã [17].
Xử lý nguyên liệu với sóng siêu âm là một giải pháp kỹ thuật mới có thể áp dụng
để hỗ trợ q trình trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật [18]. Ưu điểm
của kỹ thuật này là làm tăng đáng kể hiệu suất thu hồi chất chiết, rút ngắn thời gian
1


trích ly [19]. Ngồi ra, phương pháp này cịn có những ưu điểm khác như thiết bị đơn
giản, dễ vận hành trong sản xuất công nghiệp. Một số nghiên cứu trước đây cho thấy
sóng siêu âm có thể làm tăng hàm lượng các chất chống oxy hóa trong dịch quả như
acid ascorbic, phenolic từ nguyên liệu trái sim, ổi, sơri…Do sóng siêu âm phá vỡ
thành tế bào, giảm kích thước nguyên liệu, tăng cường quá trình truyền khối của chất

nội bào với dung mơi nhờ hiện tượng xâm thực khí [20] [21].
Trong đề tài luận văn này, chúng tôi “sử dụng sóng siêu âm trích ly các hợp chất
kháng oxy hóa trong quả táo ta (Ziziphus mauritiana L.)’’ nhằm mục đích thu nhận
dịch quả táo ta giàu các hợp chất chống oxy hóa. Hy vọng rằng kết quả bước đầu sẽ
làm tiền đề cho những nghiên cứu tiếp theo nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng sản
phẩm nước quả từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền và phổ biến ở Việt Nam.

2


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN

2.1 Quả táo ta
2.1.1 Nguồn gốc cây táo ta (Ziziphus mauritiana L.)
Táo ta (Ziziphus mauritiana L.) thuộc về họ táo (Rhamnaceae), là loại cây ăn
quả vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới có nguồn gốc từ Bắc bán cầu [22]. Táo ta cịn có các
tên gọi: táo chua, táo sa mạc, táo Ấn Độ, táo gai Vân Nam…
Chi táo ta có 135-170 lồi [23][24] trong đó có 17 lồi có nguồn gốc từ Ấn Độ
[25]. Các lồi chi táo ta được phân bố khắp các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới ở cả hai
bán cầu và tập trung ở các nước Afghanistan, Algeria, Autralia, Bangladesh, Trung
Quốc, Ai Cập, Ấn Độ, Thái Lan, Việt Nam [26].
Ziziphus mauritiana L. còn được gọi là ber hay jujube, được canh tác ở các vùng
khô hạn của Ấn Độ và Pakistan, chúng cũng được trồng ở một số nước Châu Phi [27].
Phân loại khoa học theo USDA (United States Department of Agriculture)
Giới: thực vật
Phân giới: thực vật bậc cao
Bộ: Rhamnales
Họ: Rhamnaceae
Chi: Ziziphus
Loài: Ziziphus mauritiana Lam.

Hình 2.1 Quả táo ta

3


2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của quả táo
Thành phần dinh dưỡng trong trái cây phụ thuộc rất nhiều vào độ chín, giống
lồi, khí hậu, thành phần đất, vị trí địa lý và điều kiện bảo quản…[28].
Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong quả táo Ấn Độ (tính theo khối lượng tươi)
[33][75] [76]
Khối lượng (tính trên 100 g)

Thành phần
Độ ẩm (g)
Protein (g)
Chất béo (g)
Xơ (g)
Carbohydrate (g)
Đường tổng (g)
Đường khử (g)
Đường không khử (g)
Tro (g)
Canxi (mg)
Phốt pho (mg)
Sắt (mg)
Thiamine (mg)
Riboflavin (mg)
Niacin (mg)
Acid citric (mg)

Vitamin C (mg)
Fluoride (ppm)
Pectin (% chất khô)

81.6-83.0
0.8
0.07
0.6
17
5.4-10.5
1.4-6.2
3.2-8.0
0.30-0.59
25.6
26.8
0.76-1.80
0.020-0.024
0.020-0.038
0.700-0.873
0.2-1.1
65.8-76.0
0.1-0.2
2.2-3.4

Quả táo ta có giá trị dinh dưỡng cao, là một nguồn giàu vitamin C, B, các loại
khoáng như Ca, K, Br. Trong thành phần quả tươi chứa 81-83% ẩm, 17%
carbohydrate, 0.8% protein, 0.07% chất béo. Citric, malonic và malic acid là các acid
hữu cơ chính trong táo. Vị chua của táo ta được xác định do các axit hữu cơ và một số
thành phần hữu cơ khác như các hợp chất phenolic [29].
2.1.3 Hàm lượng vitamin C trong quả táo

Hàm lượng acid ascorbic trong táo ban đầu thấp và tiếp tục tăng cho đến khi đạt
đến độ chín sinh lý [30]. Bal và cộng sự (1995) cũng ghi nhận sự tăng hàm lượng
vitamin C theo sự trưởng thành của táo Umran [31]. Có sự khác biệt đáng kể về hàm

4


lượng acid ascorbic trong các công bố khoa học trước đây: Koley và cộng sự (2011)
ghi nhận hàm lượng vitamin C trong táo Ấn Độ là 19.54-99.49 mg/100g [32] trong khi
Pareek (2013) cho rằng hàm lượng vitamin C trong táo Ấn Độ đạt 65.8-76 mg/100g
[33], Krishana và cộng sự (2013) khảo sát hàm lượng vitamin C trong 28 loại táo khác
nhau ở Ấn Độ và nhận thấy có sự khác biệt đáng kể: lượng vitamin C dao động từ
47.81 mg/100g đến 160.12 mg/100g [34].
2.1.4 Các hợp chất phenolic trong quả táo
Hợp chất phenolic có khả năng kháng oxy hóa, chúng phân bố rộng rãi trong giới
thực vật [35]. Các nghiên cứu trước đây cho thấy thành phần phenolic trong các giống
táo là khác nhau có ý nghĩa thống kê. Acid caffeic, acid p-hydroxybenzoic, acid
ferrulic và acid p-coumaric là các phenolic acid có trong táo ta [36].
Hàm lượng phenolic của táo dao động 48.69-196.34 mg GAE/100g [34], một
nghiên cứu khác lại có kết quả là 172-328.6 mg GAE/100g [32], Memon (2012) lại
xác định hàm lượng phenolic trong táo là 12.8 mg GAE/g [37], còn theo nghiên cứu
của Kamiloglu và cộng sự (2009) thì hàm lượng phenolic trong táo từ 25-42 mg
GAE/g chất khô [38]. Những khác biệt về thành phần phenolic có thể do ảnh hưởng
của nhiều yếu tố bên ngồi như thành phần đất, vị trí địa lý, điều kiện khí hậu và
cường độ ánh sáng [39].
2.1.5 Hoạt tính kháng oxy hóa trong quả táo
Khả năng kháng oxy hóa đo được của một mẫu phụ thuộc vào bản chất của
phương pháp đo [40]. Do đó, khơng có phương pháp duy nhất có thể đánh giá đầy đủ
hoạt tính kháng oxy hóa tổng của các loại thực phẩm. Trong một nghiên cứu của
Krishna (2013), hoạt tính kháng oxy hóa trung bình của các loại táo lần lượt là 2,96,33 µMTE/g và 2,63-6,09 µMTE/g, được xác định bằng các phương pháp CUPRAC

và FRAP [34]. Koley (2011) cho rằng hoạt tính kháng oxy hóa trong táo đạt 7.4113.93 µMTE/g theo phương pháp FRAP và 12.59-29.45 µMTE/g theo phương pháp
ABTS [32].
Krishna (2013) nhận thấy tổng số phenolic và flavonoid có mối tương quan mật
thiết với khả năng chống oxy hóa: hàm lượng phenolic tổng, flavonoid cao thì khả

5


năng kháng oxy hóa tốt hơn và hàm lượng phenolic tổng, flavonoid thấp thì khả năng
kháng oxy hóa thấp hơn [34]. Như vậy, các chất phenolic và flavonoid giữ vai trị quan
trọng đối với hoạt tính chống oxy hóa. Tuy nhiên, phenolic cao có thể gây ra hiện
tượng hóa nâu. Thaipong và cộng sự (2006) báo cáo rằng acid ascorbic có thể ức chế
enzyme hóa nâu trong trái ổi [41]. Táo ta chứa lượng acid ascorbic khá cao nên ít gặp
vấn đề hóa nâu. Các mối tương quan tích cực giữa hoạt tính chống oxy hóa và tổng
hàm lượng phenolic cũng đã được báo cáo bởi những tác giả khác [35], nhưng một số
tác giả cho rằng khả năng chống oxy hóa có ít sự tương quan với hàm lượng acid
ascorbic [42].
2.2 Ứng dụng sóng siêu âm trong chế biến thực phẩm
2.2.1 Khái niệm sóng siêu âm
Sóng siêu âm là vùng sóng có tần số cao hơn tần số tối đa mà con người có thể
nghe được. Sóng siêu âm có khoảng tần số từ 20 kHz đến 100 MHz [43].

Hình 2.2 Sự hình thành và nổ bể bong bóng do sóng siêu âm
Sóng siêu âm sẽ gây ra những thay đổi hóa học và vật lý trong mơi trường chất
lỏng. Sóng siêu âm được truyền qua mẫu lỏng làm hình thành các bong bóng, với chu
kì kéo và nén liên tục, làm bọt khí lớn dần. Các bong bóng tăng kích thước trong thời
gian một vài chu kỳ đến một kích thước tối đa. Khi bong bóng đạt đến kích thước tối
đa, chúng sẽ bị nổ bể, tạo ra năng lượng cho hiệu ứng hóa học và cơ (Hình 2.2). Hiện

6

tượng sủi bong bóng và nổ bể là một hiện tượng đáng chú ý gây ra trong chất lỏng do
tác động của sóng siêu âm. Trong các mẫu lỏng, mỗi bong bóng nổ bể đóng vai trị
như một "điểm nóng" cục bộ tạo ra nhiệt độ khoảng 5000oC và áp lực khoảng 2000 at.
2.2.2 Cơ chế tác động của sóng siêu âm trong môi trường lỏng
2.2.2.1 Cơ chế sủi bong bóng
Sóng siêu âm truyền trong mơi trường lỏng sẽ xảy ra quá trình kéo và nén liên
tục. Quá trình kéo giãn tác động áp suất âm đẩy các phần tử chất lỏng ra xa nhau trong
khi quá trình nén tác động áp suất dương đẩy các phần tử chất lỏng lại gần nhau. Khi
năng lượng đủ lớn, trong quá trình kéo giãn từ các phân tử khí trong chất lỏng sẽ hình
thành các bong bóng khí [43].
Sau nhiều chu trình kéo và nén, các bong bóng khí hấp thu năng lượng và khơng
ngừng gia tăng về thể tích, đến một giới hạn nhất định các bong bóng khí khơng thể
duy trì hình dạng và bị nổ tung. Bong bóng nổ tạo ra năng lượng có lực cắt cao. Sự nổ
vỡ các bong bóng làm phá vỡ cấu trúc, giảm kích thước nguyên liệu, giải phóng chất
chiết giúp hỗ trợ quá trình trích ly [20][21].
2.2.2.2 Cơ chế vi dịng
Sóng siêu âm truyền trong môi trường lỏng với cường độ cao sẽ tạo ra những tác
động mãnh liệt, gây nên sự hỗn loạn tại bề mặt tiếp xúc của pha khí-rắn hay lỏng-rắn
do sự hình thành những vi xốy. Hiện tượng này làm xáo trộn chất lỏng, hạn chế sự
hình thành lớp biên, rút ngắn ranh giới giữa các pha, cải thiện sự truyền khối, tăng hiệu
quả trích ly [43].
Hiện tượng nổ bong bóng tạo ra sự chảy rối, va chạm các phân tử với nhau với
vận tốc lớn, lực cắt lớn làm tăng q trình truyền khối giữa dung mơi và chất chiết. Sự
sủi bong bóng, va chạm giữa các phân tử làm xuất hiện các vết nứt ở các hạt lớn, bào
mòn bề mặt ở các hạt nhỏ giúp phá vỡ cấu trúc nguyên liệu cần trích ly [44]. Việc sử
dụng sóng siêu âm sẽ làm tăng đáng kể hiệu suất trích ly, tốc độ trích ly và rút ngắn
thời gian trích ly. Tuy nhiên, siêu âm làm tăng đáng kể nhiệt độ của khối nguyên liệu
nên khi trích ly các hợp chất mẫn cảm với nhiệt độ cần có biện pháp ổn định nhiệt độ

[45].
7


2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm
2.2.3.1 Cơng suất siêu âm
Tăng công suất siêu âm sẽ làm tăng mức năng lượng được truyền vào mơi trường
[43], do đó khi tăng tăng cơng suất siêu âm thì hiệu suất trích ly sẽ tăng. Tuy nhiên
hiệu suất trích ly tăng trong một khoảng tăng công suất nhất định, do một phần năng
lượng sóng có thể chuyển thành dạng nhiệt năng [46].
2.2.3.2 Thời gian xử lý siêu âm
Thời gian xử lý siêu âm càng dài thì sóng siêu âm tác động làm biến đổi nguyên
liệu càng sâu sắc. Tuy nhiên thời gian trích ly khác nhau tùy loại nguyên liệu, công
suất siêu âm, loại và lượng dung môi sử dụng. Các nghiên cứu của Le (2011), Quang
(2014) và Nguyen (2014) trên các đối tượng quả táo tây, nho và dâu tằm cho thấy mỗi
loại trái cây có thời gian xử lý siêu âm khác nhau để thu được hiệu suất cao nhất
[47][48][49].
2.2.3.3 Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ hòa tan của cấu tử trích ly, độ nhớt dịch trích, độ bền
của cấu tử cần trích. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến mơi trường truyền sóng, ảnh hưởng
đến q trình truyền năng lượng của sóng siêu âm, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả trích
ly. Palma và Barroso (2002) nhận thấy siêu âm ở nhiệt độ cao hơn sẽ có hiệu quả trích
ly cao hơn, do sự gia tăng hiện tượng sủi bong bóng. Tuy nhiên, hiện tượng này giảm
khi tăng nhiệt độ đến gần điểm sơi của dung mơi. Ngồi ra các hợp chất mẫn cảm với
nhiệt độ sẽ bị phá hủy khi nhiệt độ tăng cao [50]. Theo Prommajak và cộng sự (2014)
thì hàm lượng chất trích ly thay đổi khi tăng nhiệt độ từ 30 đến 700C[51]. Do đó tùy
từng loại nguyên liệu và chất chiết cần thu nhận mà nhiệt độ siêu âm sẽ thay đổi.
2.2.3.4 Dung mơi trích ly
Dung môi là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly. Dung mơi sử
dụng để trích ly tùy thuộc vào tính chất của chất cần trích ly: độ phân cực, độ hịa tan

của chất cần trích ly và chất khơng mong muốn, mục đích trích ly, khả năng tách dung

8


mơi sau khi trích ly…[19]. Để thu nhận dịch quả trong chế biến thực phẩm, dung môi
được chọn là nước.
2.2.3.5 Tỉ lệ nguyên liệu và dung môi
Theo Li và cộng sự (2005) khi tăng tỷ lệ dung mơi thì hiệu suất trích ly sẽ tăng.
Nhưng khi tăng lượng dung mơi q cao thì hiệu suất trích ly khơng tăng do cấu tử cần
trích ly đã hịa tan vào dung mơi. Nếu sử dụng lượng dung mơi thấp thì hiệu suất trích
ly thấp do các cấu tử khơng hịa tan vào dung mơi hồn tồn [52]. Do đó tỷ lệ ngun
liệu và dung môi là một yếu tố quan trọng cần xác định để tăng hiệu quả trích ly và
tránh làm lỗng dịch quả trích ly được.
2.2.4 Một số kết quả nghiên cứu sử dụng sóng siêu âm hỗ trợ quá trình trích ly dịch
quả
Le và cộng sự (2010) đã sử dụng sóng siêu âm để thu nhận nước quả nho. Kết
quả cho thấy hiệu suất trích ly chất chiết tăng 3% và thời gian trích ly giảm hơn ba lần
khi so sánh với phương pháp xử lý enzyme [48].
Carrera và cộng sự (2012) sử dụng sóng siêu âm hỗ trợ trích ly các hợp chất
phenolic trong quả nho. Hàm lượng các chất trong dịch trích thu được bao gồm
phenolic tổng, anthocyanin, tannin cao hơn hoặc tương đương so với khi sử dụng
phương pháp thơng thường nhưng thời gian trích ly rút ngắn được 10 lần [53].
Quang và cộng sự (2014) đã tìm ra điều kiện tối ưu để trích ly dịch quả táo tây
(Malus domestica) giàu hợp chất chống oxy hóa. Với cơng suất 20W/g và thời gian 7.3
phút, hoạt tính kháng oxy hóa của dịch quả là 13.18 mol TEAC/g chất khô và giá trị
này cao hơn 68% so với mẫu không xử lý siêu âm [47].
Khi xử lý enzyme trong điều kiện có và khơng xử lý siêu âm trong quá trình chế
biến nước quả sơri, Dang và cộng sự (2012) nhận thấy sự kết hợp sóng siêu âm và
enzyme làm cho hiệu suất trích ly chất chiết tăng 9%, đồng thời giảm nồng độ enzyme

27% và thời gian xử lý enzyme giảm 24% so với mẫu chỉ xử lý enzyme [54].

9