Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện trích ly bằng siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng số và khả năng chống oxy hóa của tỏi(allium sativum) sau khi lên men

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆU TRÍCH LY BẰNG
SIÊU ÂM ĐẾN HÀM LƯỢNG PHENOLIC TỔNG SỐ VÀ KHẢ
NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA TỎI (ALLIUM SATIVUM) SAU
KHI LÊN MEN

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thị Thùy Dung

Mã số sinh viên

: 58132711

Giảng viên hướng dẫn : TS. Phạm Hồng Ngọc Thùy

Khánh Hòa - 2020
i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆU TRÍCH LY BẰNG
SIÊU ÂM ĐẾN HÀM LƯỢNG PHENOLIC TỔNG SỐ VÀ KHẢ
NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA TỎI (ALLIUM SATIVUM) SAU
KHI LÊN MEN

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thị Thùy Dung

Mã số sinh viên

: 58132711

Giảng viên hướng dẫn : TS. Phạm Hồng Ngọc Thùy

Khánh Hòa - 2020
ii


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan mọi kết quả của đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện
trích ly bằng siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng số và khả năng chống oxy hóa của
tỏi (Allium sativum) sau khi lên men” là cơng trình nghiên cứu do em thực hiện dưới sự
hướng dẫn của TS. Phạm Hồng Ngọc Thùy. Các số liệu và kết quả nêu trong đồ án là hồn
tồn trung thực và chưa từng được cơng bố. Các thơng tin tham khảo đã được trích dẫn đầy đủ.
Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan trên.
Nha Trang, ngày….tháng….năm 2020
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thùy Dung

iii


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành nghiên cứu này, đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám
hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm cùng tất cả
quý thầy cô đã tận tình giảng dạy, tạo điều kiện cho em được học tập, rèn luyện và nghiên
cứu tại trường trong bốn năm qua.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn TS. Phạm Hồng Ngọc Thùy người đã
hết lòng chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu và hướng dẫn tận tình, góp nhiều ý kiến thiết
thực trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Em xin cảm ơn sự quan tâm và giúp đỡ tận tình của tồn thể q thầy cơ Trung tâm
thí nghiệm thực hành Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi về trang thiết
bị, cơ sở vật chất cho em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu làm đề tài tốt nghiệp.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn rất lớn tới gia đình, bạn bè đã tạo động lực,
khích lệ và giúp đỡ tinh thần cho em trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành
nghiên cứu này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày….tháng….năm 2020
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thùy Dung

iv


TÓM TẮT

Nghiên cứu này đã tiến hành đánh giá ảnh hưởng của điều kiện trích ly với sự hỗ trợ
của siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng số và khả năng chống oxy hóa của tỏi sau khi lên
men. Kết quả nghiên cứu cho thấy dung mơi trích ly, nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly và
tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng phenolic tổng số và khả
năng chống oxy hóa của dịch chiết tỏi lên men. Nước cất, ethanol 50% và methanol 50%
là các dung mơi thích hợp trong số các dung mơi đã nghiên cứu để trích ly các hợp chất
phenolic và các chất chống oxy hóa từ tỏi lên men. Vì nước là dung mơi rẻ tiền, an tồn,
thân thiện với mơi trường và có hiệu quả trích ly cao nên có thể chọn nước làm dung mơi
để trích ly các hợp chất phenolics và các chất chống oxy hóa trong tỏi lên men. Ngoài ra,
kết quả nghiên cứu cũng cho thấy trích ly ở nhiệt độ 60oC, thời gian trích ly 30 phút và tỷ
lệ ngun liệu/dung mơi là 2/100 (g/ml) thì dịch chiết của tỏi sau khi lên men có hàm lượng
phenolic tổng số và khả năng chống oxy cao nhất. Do đó, điều kiện trích ly tỏi sau khi lên
men thích hợp với sự hỗ trợ siêu âm như sau: nhiệt độ 60oC, thời gian 30 phút, tỷ lệ nguyên
liệu/dung môi là 2/100 (g/ml) với nước là dung mơi trích ly. Dịch chiết giàu hợp chất
phenolics và có khả năng chống oxy hóa có thể ứng dụng trong công nghệ bảo quản và chế
biến thực phẩm.

v


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... iv
TÓM TẮT............................................................................................................................. v
MỤC LỤC ........................................................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................ ix
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................ x
DANH MỤC VIẾT TẮT..................................................................................................... xi
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................................xii

Mục tiêu của đề tài ........................................................................................................ xiv
Nội dung nghiên cứu ..................................................................................................... xiv
Ý nghĩa khoa học .......................................................................................................... xiv
Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................................... xiv
Chương 1. TỔNG QUAN..................................................................................................... 1
1.1 TỔNG QUAN VỀ TỎI LÊN MEN (TỎI ĐEN) ........................................................ 1
1.1.1 Khái quát về quá trình lên men tỏi ......................................................................... 1
1.1.2 Giới thiệu về tỏi lên men ........................................................................................ 1
1.2 TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH OXY HĨA VÀ CHẤT CHỐNG OXY HĨA...... 5
1.2.1 Q trình oxy hóa ................................................................................................... 5
1.2.2 Chất chống oxy hóa ................................................................................................ 6
1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY HỢP CHẤT CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC .. 10
1.3.1 Một số phương pháp trích ly truyền thống ........................................................... 11
1.3.2 Một số phương pháp trích ly hiện đại ................................................................... 12
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................... 14
2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................................ 14
2.1.1 Nguyên liệu nghiên cứu ....................................................................................... 14
2.1.2 Hóa chất và thiết bị .............................................................................................. 14
vi


2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................... 15
2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm......................................................................................... 15
2.2.2 Các phương pháp phân tích .................................................................................. 25
2.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ....................................................................... 26
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................... 27
3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG MÔI ĐẾN HÀM LƯỢNG PHEOLIC TỔNG SỐ
(TPC) VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA TỎI SAU KHI LÊN ................... 27
3.1.1 Ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng phenolic tổng số (TPC) của tỏi sau khi
lên men ............ .............................................................................................................. 27

3.1.2 Ảnh hưởng của dung môi đến khả năng chống oxy hóa của tỏi sau khi lên men ....
......................... .............................................................................................................. 28
3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ TRÍCH LY ĐẾN HÀM LƯỢNG PHEOLIC
TỔNG SỐ (TPC) VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA TỎI SAU KHI LÊN
MEN... ........................................................................................................................... 31
3.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng phenolic tổng số (TPC) của tỏi
sau khi lên men............................................................................................................... 31
3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến khả năng chống oxy hóa của tỏi sau khi lên
men .................. .............................................................................................................. 32
3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN TRÍCH LY ĐẾN HÀM LƯỢNG PHEOLIC
TỔNG SỐ (TPC) VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA TỎI SAU KHI LÊN
MEN. ............... .............................................................................................................. 34
3.3.1 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng phenolic tổng số (TPC) của tỏi
sau khi lên men............................................................................................................... 34
3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến khả năng chống oxy hóa của tỏi sau khi lên
men. ................. .............................................................................................................. 35
3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ NGUYÊN LIỆU/DUNG MÔI ĐẾN HÀM LƯỢNG
PHEOLIC TỔNG SỐ (TPC) VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA TỎI SAU
KHI LÊN MEN. ............................................................................................................. 37
3.4.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến hàm lượng phenolic tổng số (TPC)
của tỏi sau khi lên men ................................................................................................... 37
3.4.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung mơi đến khả năng chống oxy hóa của tỏi
sau khi lên men .............................................................................................................. 38
Chương 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN............................................................... 41
vii


4.1 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 41
4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ................................................................................................. 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 42

Tài liệu Tiếng Việt ......................................................................................................... 42
Tài liệu nước ngoài......................................................................................................... 43
Tài liệu trang web ........................................................................................................... 45
PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 46
1. PHỤ LỤC 1: Kết quả xây dựng đường chuẩn ........................................................... 46
2. PHỤ LỤC 2: Số liệu thí nghiệm ................................................................................ 48
3. PHỤ LỤC 3: Kết quả xử lý số liệu trên SPSS 16 ..................................................... 49
4. PHỤ LỤC 4: Hình ảnh trang thiết bị dùng trong phân tích ...................................... 56

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Tỏi sau khi lên men (tỏi đen) ................................................................................. 1
Hình 1.2 Quá trình hình thành gốc tự do ............................................................................. 5
Hình 1.3 Nguyên nhân hình thành gốc tự do ....................................................................... 6
Hình 1.4 Tế bào bị tấn cơng bởi gốc tự do .......................................................................... 7
Hình 1.5 Cơ chế hoạt động của các gốc chống oxy hóa....................................................... 7
Hình 1.6 Cơng thức cấu tạo của polyphenol ........................................................................ 8
Hình 2.1 Quy trình lên men tỏi ........................................................................................... 15
Hình 2.2 Sơ đồ quy trình trích ly hợp chất polyphenol và chất chống oxy hóa trong tỏi lên
men ..................................................................................................................................... 16
Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng
phenolic tổng số và khả năng chống oxy hóa của tỏi sau khi lên men ............................... 17
Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hàm
lượng phenolic tổng số và khả năng chống oxy hóa của tỏi sau khi lên men .................... 18
Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng
phenolic tổng số và khả năng chống oxy hoá của tỏi sau khi lên men............................... 20
Hình 2.6 Sơ đồ bố thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng
phenolic tổng số và khả năng chống oxy hố của tỏi sau khi lên men ............................... 22

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến
hàm lượng phenolic tổng số và khả năng chống oxy hoá của tỏi sau khi lên men ............ 24
Hình 3.1 Ảnh hưởng của dung mơi trích ly đến hàm lượng phenolic tổng số (TPC) của tỏi
sau khi lên men ................................................................................................................... 27
Hình 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng phenolic tổng số (TPC) của tỏi
sau khi lên men ................................................................................................................... 31
Hình 3.3 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng phenolic tổng số (TPC) của tỏi
sau khi lên men ................................................................................................................... 34
Hình 3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến hàm lượng phenolic tổng số (TPC)
của tỏi sau khi lên men ....................................................................................................... 38

ix


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Hàm lượng đường tan trong nước, polyphhenol, flavonoid của tỏi tươi và tỏi lên
men ...................................................................................................................................... 2
Bảng 1.2 Thành phần acid amin của tỏi tươi và tỏi lên men ............................................... 3
Bảng 3.1 Ảnh hưởng của dung môi trích ly đến khả năng chống oxy hóa của tỏi sau khi lên
men .................................................................................................................................... 29
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến khả năng chống oxy hóa của tỏi sau khi lên
men .................................................................................................................................... 33
Bảng 3.3 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến khả năng chống oxy hóa của tỏi sau khi lên
men .................................................................................................................................... 36
Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến khả năng chống oxy hóa của tỏi
sau khi lên men .................................................................................................................. 39

x

DANH MỤC VIẾT TẮT

TPC:

Total phenolic content

GAE:

Gallic acid equivalent

DPPH:

1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

UV-Vis:

Ultraviolet-visible spectroscopy

TBARS:

Thiobarbituric acid reactive substances

SAC:

S-allylcysteine

GSAC:

G-glutamyl-S-allyl cysteine

FRAP:

Ferric Reducing Antioxidant Power

TPTZ:

2,4,6, tripyridyl-s-triazine

HAT:

Hydrogen atom transfer

SET-PT:

Single electron transfer followed by proton transfer

SPLET:

Sequential proton loss electron transfer

MAE:

Microwave-assisted extraction

UAE:

Ultrasound-assisted extraction

SFE:

Supercritical fluid extraction

xi


ĐẶT VẤN ĐỀ

Ở Việt Nam, tỏi được trồng rộng rãi khắp các vùng miền đất nước và được sử dụng
như một loại gia vị trong cuộc sống thường ngày. Một số loại tỏi có chất lượng cao được
xuất khẩu ra thị trường nước ngoài và được người tiêu dùng ưa chuộng như tỏi Phan Rang,
tỏi Lý Sơn, tỏi Hải Dương,… Tuy nhiên hiện nay tỏi chỉ sử dụng ở dạng tươi hoặc phơi
khô nên giá bán không cao làm cho giá trị kinh tế của tỏi bị giảm. Ngoài ra, tỏi được trồng
theo hộ gia đình, điều kiện bảo quản sau thu hoạch không đạt tiêu chuẩn nên làm giảm chất
lượng gây thiệt hại về kinh tế cho người trồng cũng như người chế biến. Tỏi tươi có mùi
hăng và vị đặc trưng, nên ít khi được ăn trực tiếp mặc dù đã có nhiều nghiên cứu chứng
minh rằng trong tỏi có rất nhiều thành phần tốt cho sức khỏe con người.
Để nâng cao giá trị của tỏi, một số sản phẩm mới từ tỏi như cao tỏi đen, viên nang
tỏi đen, rượu tỏi đen, nước giải khát từ tỏi đen,…khơng cịn mùi và vị khó chịu đặc trưng
của tỏi được nghiên cứu sản xuất để có thể tăng khả năng sử dụng của tỏi.
Tỏi lên men (tỏi đen) là sản phẩm của quá trình lên men tỏi trắng. Tỏi trắng có mùi
hăng và vị khó chịu nhưng sau khi lên men thì tỏi đen có vị ngọt dịu, khơng cịn mùi hăng
cay ban đầu của tỏi. Q trình lên men làm cho thành phần trong tỏi có nhiều biến đổi, đặc
biệt là hàm lượng các chất chống oxy hóa tăng cao gấp nhiều lần so với tỏi trắng [13-14].
Đối tượng sử dụng tỏi đen rất đa dạng đặc biệt phù hợp cho những người có sức
khỏe yếu, người có hệ miễn dịch yếu, người có nguy cơ mắc bệnh tiểu đường vì tỏi lên men
góp phần tăng khả năng đề kháng cho cơ thể.
Theo kết quả nghiên cứu của Lee và cộng sự (2009) về tác dụng chống oxy hóa của
tỏi và tỏi lên men đối với chuột bị bệnh tiểu đường type 2. Chỉ số TBARS (Thiobarbituric
acid reactive substances-dùng để xác định sản phẩm peroxy hóa lipit malondialdehyd

(MDA) (nmol MDA/mg protein) của chuột được sử dụng tỏi lên men thấp hơn với chuột
đang bị bệnh tiểu đường type 2 và chuột được sử dụng tỏi. Kết quả cho thấy dịch chiết tỏi
lên men có khả năng ngăn ngừa các biến chứng của bệnh tiểu đường trên chuột [15].
Hồ Anh Sơn và cộng sự (2014) đã tiến hành nghiên cứu tác dụng bảo vệ của tỏi Lý
Sơn lên men với một số cơ quan lympho của chuột bị chiếu xạ trong 7 ngày. Chuột được
xii


chia thành 4 nhóm: nhóm chiếu xạ, nhóm chiếu xạ được sử dụng tỏi lên men, nhóm chiếu
xạ được sử dụng tỏi tươi và một nhóm khơng chiếu xạ. Kết quả cho thấy, nhóm chiếu xạ
được sử dụng tỏi lên men và nhóm khơng chiếu xạ có quần thể tế bào lympho và tế bào tủy
xương như nhau, hai nhóm cịn lại có mật độ tế bào miễn dịch thấp hơn [1].
Tỏi lên men là một sản phẩm ngày càng được nhiều người biết đến bởi hương vị
thơm ngon và tác dụng sinh học của chúng. Nhiều nghiên cứu đã tiến hành trên tỏi lên men
để chứng minh tác dụng sinh học của chúng như: tác dụng chống chứng tăng huyết áp và
hạn chế sự hình thành gốc tự do [22], cải thiện cân nặng cơ thể [23], khả năng chống oxy
hóa [13], khả năng ngăn ngừa các biến chứng của bệnh tiểu đường [15]. Tuy nhiên các
nghiên cứu này tập trung nghiên cứu về tác dụng sinh học của tỏi lên men, chưa có nhiều
nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng của q trình trích ly để thu được các hợp chất có hoạt
tính sinh học và khả năng chống oxy hóa cao từ tỏi lên men.
Trích ly là q trình chiết rút các chất hịa tan ra khỏi ngun liệu. Hiệu suất của q
trình trích ly phụ thuộc vào nhiều yếu tố như phương pháp trích ly, dung mơi trích ly, thời
gian trích ly, nhiệt độ trích ly,… Nếu nhiệt độ trích ly quá cao sẽ làm cho một số thành
phần hóa học bị thay đổi, đặc biệt là các chất có hoạt tính sinh học. Ngược lại nếu nhiệt độ
trích ly thấp thì hàm lượng các chất thu được thấp vì các chất tan nằm sâu trong tế bào chưa
hịa tan hồn tồn vào dung mơi. Nếu thời gian trích ly đủ dài sẽ tạo điều kiện cho q trình
khuếch tán và q trình hịa tan diễn ra nhanh chóng và ngược lại.
Hiện nay có nhiều phương pháp trích ly tiên tiến được phát triển và áp dụng cho việc
trích ly như trích ly có sự hỗ trợ siêu âm (UAE), trích ly hỗ trợ vi sóng (MAE) và các kỹ
thuật sử dụng chất lỏng nén như trích ly chất lỏng siêu tới hạn (SFE),…Trong đó, phương

pháp trích ly hỗ trợ siêu âm là phương pháp có nhiều ưu điểm vượt trội như thiết bị đơn
giản, dễ dàng sử dụng, chi phí cho thiết bị thấp, thời gian chiết ngắn và hoạt tính của mẫu
chiết thu được tối đa. Do đó, phương pháp trích ly hỗ trợ siêu âm đã được lựa chọn trong
nghiên cứu này để chiết rút hợp chất phenolics có khả năng chống oxy hóa từ tỏi sau khi
lên men.

xiii


Vì các lý do trên em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện
trích ly bằng siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng số và khả năng chống oxy hóa của
tỏi (Allium sativum) sau khi lên men” nhằm tìm ra điều kiện trích ly phù hợp để thu được
hàm lượng phenolic tổng số có khả năng chống oxy hóa từ tỏi sau khi lên men.
Mục tiêu của đề tài
Xác định ảnh hưởng của điều kiện trích ly có hỗ trợ của siêu âm đến hoạt tính chống
oxy hóa và hàm lượng phenolic tổng số của tỏi sau khi lên men.
Nội dung nghiên cứu
-

Nghiên cứu ảnh hưởng của loại dung môi và nồng độ dung môi đến hàm lượng
phenolic tổng số và khả năng chống oxy hoá của tỏi sau khi lên men

-

Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng phenolic tổng số và khả
năng chống oxy hoá của tỏi sau khi lên men

-

Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng phenolic tổng số và khả

năng chống oxy hoá của tỏi sau khi lên men

-

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến hàm lượng phenolic tổng
số và khả năng chống oxy hoá của tỏi sau khi lên men

Ý nghĩa khoa học
Đề tài tìm ra được các thơng số phù hợp cho q trình trích ly các hợp chất phenolics
và các chất chống oxy hóa từ tỏi sau khi lên men (tỏi đen).
Kết quả nghiên cứu của đề tài là dữ liệu tham khảo cho quá trình nghiên cứu tách
chiết và tinh chế các hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa từ tỏi sau khi lên men.
Ý nghĩa thực tiễn
Thành công của đề tài sẽ cung cấp thêm dữ liệu khoa học về giá trị y dược của tỏi
lên men, góp phần nâng cao độ tin cậy của người tiêu dùng đối với tỏi lên men, mở rộng
thị trường tiêu thụ trong nước và tiến tới xuất khẩu

xiv


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1 TỔNG QUAN VỀ TỎI LÊN MEN (TỎI ĐEN)
1.1.1 Khái quát về quá trình lên men tỏi
Lên men tỏi là q trình làm biến đổi các tính chất cảm quan, thành phần hóa học,
đặc biệt là các chất có hoạt tính sinh học nhờ q trình oxy hóa khử sinh học [2], phản ứng
Maillard [16],…xảy ra trong tỏi ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát chặt chẽ
trong một thời gian nhất định. Tỏi sau khi lên men có giá trị về mặt dinh dưỡng và chứa các
thành phần có lợi cho sức khỏe như dẫn xuất Tetrahydro-β-carbolinec có khả năng chống
oxy hóa cao [13], hợp chất S-allylcysteine và dẫn xuất của amino acid cysteine, hai chất
này có khả năng giảm cholesterol và giảm nguy cơ bệnh ung thư [17-18].

1.1.2 Giới thiệu về tỏi lên men
Tỏi lên men (thường gọi là tỏi đen) là sản phẩm lên men tự nhiên từ tỏi tươi (Allium
savitum) trong thời gian 30 - 60 ngày (lên men truyền thống), 8-12 ngày (lên men hiện đại)
ở nhiệt độ (60-70oC) và độ ẩm (85-95%) [19]. Quá trình lên men làm cho tính chất cảm
quan của tỏi thay đổi như vỏ chuyển từ màu trắng sang màu xám đến nâu nhạt, ruột chuyển
từ màu trắng sang màu đen, tỏi sau khi lên men có vị ngọt, mùi thơm, mềm dẻo và khơng
cay nồng như tỏi tươi.

Hình 1.1. Tỏi sau khi lên men (tỏi đen)
1


Thành phần hóa học của tỏi lên men
Thành phần hóa học của tỏi thay đổi đáng kể sau quá trình lên men:
-

Dưới tác dụng của nhiệt độ, một số hợp chất trong tỏi thường bị biến đổi thành
các hợp chất Amadori/Heyns thông qua phản ứng Maillard [16].

-

Tỏi lên men chứa nhiều hợp chất sinh học có khả năng chống oxy hóa hơn tỏi
tươi như S-allyl cystein, polyphenol, flavonoid [13-14].

-

Hàm lượng các loại đường tan trong nước, polyphenol và các flavonoid toàn phần
tăng đáng kể so với tỏi trắng [13], [21].

Bảng 1.1 Hàm lượng đường tan trong nước, polyphenol, flavonoid của tỏi tươi và tỏi

lên men [13], [21]

-

Hàm lượng trong tỏi lên men

Thành phần

Tỏi tươi

Đường tan trong nước

450 mg/g

Tăng 1,88-7,91 lần

Polyphenol tồn phần

13,91 mg/g (tính
theo acid gallic)

Tăng 4,19 lần

Flavonoid tồn phần

3,22 mg/g (tính
theo rutin)

Tăng 4,77 lần

Hợp chất
Amadori/Heyns

10 µ/g

Tăng 40-100 lần

(tăng/giảm so với tỏi thường)

Hàm lượng axit amin trong tỏi có sự thay đổi rõ rệt [19]. Cụ thể alanine trong tỏi lên

men tăng 1,71 lần, leucine tăng 1,36 lần so với tỏi tươi; trong khi đó lysine trong tỏi lên
men giảm 1,41 lần so với tỏi tươi.

2


Bảng 1.2 Thành phần acid amin của tỏi tươi và tỏi lên men [19]

Thành phần
acid amin

Hàm lượng trong
tỏi tươi (mg/100 g
chất khô)

Hàm lượng
trong tỏi đen
(mg/100 g chất
khô)

Alanine

102,02 ± 6,61

174,37±2,01

Arginine

1534,65 ± 15,78

1371,23 ± 2,05

Aspartate

785,84 ± 18,43

1064,27 ± 8,66

Cysteine

295,24 ± 5,08

381,86 ± 14,86

Glutamate

1493,3 ± 5,1

1835,57 ± 21,33

Glycine

226,23 ± 11,48

354,02 ± 10,3

Histidine

319,19 ± 5,42

796,62 ± 7,01

Isoleucine

169,41 ± 11,58

354,02 ± 0,11

Leucine

318,31 ± 14,16

432,64 ± 6,84

Lysine

400,23 ± 7,77

284,22 ± 7,34

Methionine

47,2 ± 3,92

66,6 ± 1,08

Phenylalanine

188,99 ± 11,67

238,33 ± 0,81

Proline

1029,04 ± 6,42

438,93 ± 0,91

Serine

282,62 ± 6,25

327,84 ± 9,58

Threonine

381,72 ± 12,39

220,99 ± 0,13

Tyrosine

166,87 ± 15,43

190,38 ± 4,28

Valine

2989,2 ± 10,98

375,82 ± 7,81

Total

8048,01 ± 33,31

8757,94 ± 103,45

Một số tác dụng sinh học của tỏi lên men
Bảo vệ cơ thể chống nhiễm trùng: Tỏi sau khi lên men có chứa allicin và một số chất
bay hơi có cơng dụng ngăn vi khuẩn, virut và nhiều vi sinh vật có hại. Bên cạnh đó, tỏi lên
men cịn tác dụng thúc đẩy hệ miễn dịch cơ thể chống lại vi khuẩn, virus xâm nhập nhờ hợp
3


chất S-allyl cysteine có thể hấp thụ allicin, làm cho q trình hấp thụ và chuyển hóa allicin
dễ dàng hơn đồng thời tăng sức đề kháng cho cơ thể.
Điều chỉnh lượng đường trong máu: Thành phần tỏi lên men có chứa acid amin
glycine, acid amin này có tác dụng làm giảm lượng đường huyết trong máu, giữ cho lượng

đường huyết trong máu luôn ổn định, ngăn ngừa bệnh tiểu đường [15]. Ngồi ra tỏi lên men
cịn chứa các S-allyl cysteine sulfoxid và S-metyl cysteine sulfoxid sunfua. Các chất này
có thể kiềm chế G-6-P enzym NADPH để ngăn ngừa sự tàn phá insulin, có cơng dụng làm
giảm đường huyết. Allicin và vitamin B1 trong tỏi đen kết hợp với nhau tạo thành Thiamine,
một acid amin chống mỏi mệt, thúc đẩy sự phân hủy của đường, kiểm soát sự gia tăng lượng
đường trong máu. Theo Miao và cộng sự (2014), tỏi lên men có tác dụng chống chứng tăng
huyết áp và hạn chế sự hình thành các gốc tự do [22].
Bảo vệ cơ thể chống ung thư và giảm cholesterol trong máu: Kết thúc quá trình lên
men hàm lượng S-allylcysteine và một dẫn xuất của amino acid cysteine (hợp chất trong
tỏi tươi) tăng lên đáng kể. S-allylcysteine (SAC) sinh ra trong quá trình thủy phân gglutamyl-S-allyl cysteine (GSAC) bởi enzyme g-glutamyl transpeptidase [17-18], SAC có
khả năng chống oxy hóa cao, có nhiều tác dụng tốt với sức khỏe con người. Hai hợp chất
này có thể làm giảm cholesterol và giảm nguy cơ bệnh ung thư.
Chống oxy hóa, cải thiện làn da: Tỏi lên men có tác dụng chống oxy hóa rất cao nhờ
các chất chống oxy hóa có trong tỏi sau quá trình lên men như dẫn xuất Tetrahydro-βcarboline [13].
Kim và cộng sự (2011) đã nghiên cứu về tác dụng của tỏi lên men đối với chuột béo
phì được cho ăn ở chế độ nhiều lipit. Chuột được cho ăn ở chế độ ăn có nhiều lipit trong 5
tuần và chế độ ăn bình thường. Sau đó nhóm chuột được cho ăn với chế độ ăn chứa nhiều
lipit được chia thành 5 nhóm nhỏ, trong đó một nhóm được cho ăn theo chế độ bổ sung
dịch chiết tỏi lên men (100, 250 và 500 mg/ kg trọng lượng cơ thể) thêm 5 tuần. Kết quả
cho thấy ở nhóm chuột ăn theo chế độ bổ sung dịch chiết tỏi lên men có hàm lượng mô mỡ
giảm đáng kể. Kết quả trên cho thấy dịch chiết tỏi lên men có khả năng cải thiện cân nặng
cơ thể [23].

4


Ngồi ra tỏi lên men cịn có khả năng chống các bệnh về đường hô hấp, bảo vệ gan,
tăng cường khả năng sinh lý, chống dị ứng, giảm lipid máu, chống viêm, tác động lên hệ
miễn dịch [11-12].
1.2 TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH OXY HĨA VÀ CHẤT CHỐNG OXY HĨA

1.2.1 Q trình oxy hóa
Q trình oxy hóa là q trình mà trong đó các điện tử (electron) chuyển từ một chất
sang chất oxy hóa tạo ra các gốc tự do từ đó làm số lượng gốc tự do trong cơ thể tăng lên
dẫn đến phản ứng dây chuyền hủy hoại tế bào cơ thể.
Gốc tự do là phân tử với một hoặc nhiều điện tử độc lập, chưa tạo thành cặp hoặc
một số lẻ điện tử. Gốc tự do thường trong trạng thái khơng cân bằng về điện tử. Chính do
chứa điện tử độc lập mà gốc tự do có hoạt tính rất mạnh, nó ln sẵn sàng oxy hóa, nhận
điện tử của chất nó tiếp xúc để ghép đơi với nó và phá hủy chất bị nó oxy hóa [24].

Hình 1.2. Quá trình hình thành gốc tự do [32]
Gốc tự do ảnh hưởng lên sức khỏe con người theo ba con đường: thích nghi với hệ
thống chống oxy hóa, gây tổn thương tế bào sống và làm chết tế bào sống trong cơ thể con
người gây lão hóa và gây nên nhiều căn bệnh nguy hiểm như: suy giảm hệ miễn dịch và
các bệnh tim mạch [32]. Chính vì vậy để bảo vệ cơ thể khỏi tác động của các gốc tự do, các
tế bào trong cơ thể cần trang bị một hệ thống bảo vệ gồm các chất kháng oxy hóa.

5


Nguyên nhân tạo ra gốc tự do: tia UV, quá trình cháy, bức xạ ion hóa, hút
thuốc,…Các gốc tự do là nguyên nhân gây tổn thương axit nucleic, DNA,…[29] dẫn tới
các tác hại nguy hiểm như bệnh ung thư, lão hóa [32]. Vì vậy phải hạn chế ảnh hưởng xấu
của chúng bằng cách sử dụng các chất chống oxy hóa như VTM A, anthocyanins,…

Hình 1.3. Nguyên nhân hình thành gốc tự do [32 ]
Tế bào bị phá hủy bởi gốc tự do theo cơ chế sau: đầu tiên màng tế bào sẽ bị oxy hóa
bởi gốc tự do, sau đó ty thể của tế bào sẽ bị các gốc tự do tấn cơng, cuối cùng enzyme và
kích thích tố sẽ bị suy yếu bởi sự oxy hóa của các gốc tự do [33].
Một số gốc tự do nguy hiểm tồn tại trong cơ thể như: superoxide, ozone, hydrogen
peroxide, lipid peroxy đáng chú ý nhất là gốc hydroxyl radical vì đây là gốc tự do dễ tham

gia các phản ứng gây tổn thương.
1.2.2 Chất chống oxy hóa
 Khái niệm:
Chất chống oxy hóa là hợp chất có tác dụng ngăn chặn hoặc làm chậm q trình oxy
hóa chất khác.
Sự oxy hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron được chuyển sang chất oxy
hóa có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền phá hủy tế bào sinh vật.

6


Hình 1.4. Tế bào bị tấn cơng bởi gốc tự do [32]
Chất chống oxy hóa có tác dụng ngăn cản q trình oxy hóa thơng qua việc khử các
gốc tự do hoặc kìm hãm quá trình này bằng việc oxy hóa chính chúng. Một số chất chống
oxy hóa thường dùng là polyphenol, thiol [25],....
 Cơ chế hoạt động của các chất chống oxy hóa
Cơ chế hoạt động: chất chống oxy hóa sẽ nhường điện tử cho gốc tự do làm cho gốc
tự do đủ điện tử và khơng cịn khả năng gây hại.

Hình 1.5. Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa [36]
Căn cứ vào nguyên tắc hoạt động, chất chống oxy hóa được phân thành 2 loại: chất
chống oxy hóa bậc I và bậc II.
Các chất chống oxy hóa bậc 1: Vơ hoạt hóa gốc tự do
Khử gốc tự do:
A* + B  AH + B*
AOO* + BH AOOH + B*
AO* + BH  AOH + B*
7

Tạo hợp chất với các gốc tự do:
B* + AOO*  AOOL
B* + AO*  AOL
Các chất chống oxy hóa bậc II: ngăn chặn sự tạo ra các gốc tự do (hấp thụ tia cực
tím, tạo phức với các kim loại kích hoạt sự tạo gốc tự do như Cu, Fe; vô hoạt oxy đơn) [26].
Một số chất chống oxy hóa
 Polyphenol
Polyphenol thường có trong thực vật, được tạo thành từ nhiều polyhyroxylphenol
gắn với nhau. Polyphenol có thể làm cho q trình oxy hóa xảy ra chậm hơn nhờ vào sự
liên kết với các enzyme (Laccase ) có trong thực vật [34].
Một số công dụng của polyphenol: ngăn ngừa tác hại của tia cực tím đối với thực
vật, bảo vệ thực vật trước sự tấn công của vi sinh vật gây hại, là chất bảo quản tự nhiên
không gây độc hại,… Đối với sức khỏe con người, polyphenol là hợp chất có khả năng
chống oxy hóa cao có tác dụng ngăn ngừa sự tổn thương của tế bào, ngăn ngừa sự phát triển
của một số tác nhân gây ưng thư,…
Cấu trúc hình thành của polyphenol quyết định khả năng chống oxy hóa của chúng.
Cấu trúc polyphenol đơn giản nhất là một gốc phenyl gắn với một nhóm hydroxyl. Khả
năng chống oxy hóa tăng khi vịng phenyl càng nhiều.

Hình 1.6. Cơng thức cấu tạo của polyphenol [34]
8


Cơ chế chống oxy hóa của các hợp chất phenol:
-

Khử và vơ hoạt hóa các gốc tự do nhờ thế oxy hóa khử thấp.

-

Tạo phức với các ion Fe2+ và Cu+ .

-

Kìm hãm hoạt động của các enzym có khả năng tạo gốc tự do như xanthine
oxydase.
Một trong những hợp chất thuộc nhóm polyphenol là flavonoid (Fl-OH) nhờ thế

oxy hóa khử thấp có thể khử các gốc tự do như peroxyl, alkoxyle, hydroxyle bằng cách
nhường nguyên tử hydro.
Fl-OH + RFl-O +RH
Các flavonoid tự do (Fl-O) lại kết hợp với một gốc tự do khác để tạo thành một
chất bền hơn.
 Carotenoid
Carotenoid là những hợp chất hữu cơ màu vàng, vàng cam có nhiều trong rau củ.
Các carotenoid thường có một mạch cacbon dài (35-40 C) mang nhiều nối đôi, kết thúc
bởi một cấu trúc vịng hoặc khơng.
Khả năng chống oxy hóa của các carotenoid hoạt động theo hai cơ chế: bất hoạt oxy
đơn và bất hoạt hóa các gốc tự do. Carotenoid có thể bất hoạt oxy đơn theo cơ chế:
carotenoid sẽ nhận năng lượng dư từ oxy đơn từ đó trở thành trạng thái kích thích và oxy
trở lại trạng thái bình thường. Các carotenoid sẽ trở lại trạng thái ban đầu bằng cách phát
ra môi trường xung quanh năng lượng mà nó chuyển từ oxy đơn. Số liên kết đơi có trong
mạch cacbon của carotenid sẽ quyết định khả năng bất hoạt oxy đơn của nó. Một phân tử
carotenoid có thể bất hoạt 1000 phân tử oxy đơn [35].
Cơ chế bất hoạt gốc tự do của carotenoid
Chuyển điện tử: Car + AOOCar+ + AOOChuyển hydro: Car + AOOCar + AOOH
Cộng hợp: Car + AOOAOOCa
9



Vitamin C
Vitamin C là chất có khả năng chống oxy hóa cao nhờ vào việc nhường hai nguyên

tử hydro của nó cho gốc tự do và khi đó nó trở thành dehydroascorbic. Ngồi ra, vitamin C
có thể tương tác với một số chất chống oxy hóa như vitamin E, carotenoid và flavonoid.
Khi vitamin E tiếp xúc với gốc tự do peroxide của acid béo, vitamin E nhường electron của
nó cho gốc tự do đồng thời nó trở thành gốc tự do tocopheryl (vitamin E ở dạng oxy hóa).
Vitamin C tiến hành khử gốc tocopheryl thành vitamin E ban đầu, sẵn sàng bất hoạt các
gốc tự do peroxide mới, các carotenoid và các flavonoid khi vô hoạt các gốc tự do cũng
được hoàn nguyên với cơ chế tương tự bởi vitamin C, điều này góp phần hạn chế sự tự kích
hoạt oxy hóa của các gốc vitamin E và flavonoid [3].
Vai trị của chất chống oxy hóa đối với con người
Nhờ vào khả năng khử gốc tự do, ngăn chặn tác hại của gốc tự do lên tế bào nên các
tế bào cơ thể người không bị hủy hoại, ngăn ngừa một số căn bệnh nguy hiểm như: tiểu
đường, xương khớp, ung thư,... góp phần bảo vệ sức khỏe con người. Đặc biệt, chất chống
oxy hóa ngăn ngừa sự lão hóa, làm đẹp da vì vậy ngày càng ứng dụng rộng rãi trong cơng
nghiệp mỹ phẩm [30].
1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY HỢP CHẤT CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC
Trích ly (cịn gọi là chiết) là phương pháp sử dụng dung môi để thu các chất tan ra
khỏi nguyên liệu. Sản phẩm thu được của q trình trích ly là một dung dịch chứa các chất
hịa tan trong dung mơi. Dung dịch này được gọi là dịch trích ly (dịch chiết).
Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly:
-

Phương pháp trích ly: Phương pháp trích ly khác nhau thì hiệu suất thu hồi và chất
lượng dịch trích ly khác nhau.

-

Dung mơi trích ly: Dung mơi có độ phân cực thấp sẽ dễ hịa tan các chất khơng phân
cực và ngược lại. Dung mơi có độ nhớt thấp và sức căng bề mặt nhỏ thì dễ dàng
khuếch tán vào trong nguyên liệu tạo điều kiện q trình trích ly diễn ra dễ dàng.

-

Nhiệt độ trích ly: Nhiệt độ trích ly cao dễ làm biến đổi các chất có hoạt tính sinh học
và ngược lại nhiệt độ trích ly thấp ít gây ảnh hưởng đến các chất có hoạt tính sinh học.
10


-

Thời gian trích ly: thời gian trích ly càng dài tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình
khuếch tán và hịa tan diễn ra thuận lợi. Nếu thời gian trích ly quá dài sẽ làm dịch
trích ly lẫn nhiều tạp chất do các phân tử như keo, nhựa,...bị tách ra lẫn vào dịch chiết.
Ngồi ra cịn các yếu tố như kích thước của ngun liệu, tỉ lệ dung mơi/ngun liệu,

bản chất của chất tan cũng ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly.
Ngày nay có nhiều phương pháp trích ly được sử dụng phổ biến, chủ yếu chia làm
hai nhóm chính: phương pháp truyền thống và phương pháp hiện đại. Phương pháp truyền
thống bao gồm các phương pháp như: ngâm kiệt, ngâm lạnh và Soxhlet. Phương pháp hiện
đại như trích ly với sự hỗ trợ siêu âm và trích ly vơi sự hỗ trợ vi sóng.
1.3.1 Một số phương pháp trích ly truyền thống
 Phương pháp ngâm kiệt [4]
Hỗn hợp nguyên liệu và dung môi sau một thời gian được rút nhỏ dịch chiết, tiếp theo
thêm dung môi vào hoặc sử dụng dịch chiết loãng rút được cho vào lại để tiếp tục quá trình
chiết, lặp lại quá trình cho đến khi hoạt chất trong nguyên liệu thu được nhiều nhất [4].
Ưu điểm: phương pháp đơn giản, ít tốn kém.

Nhược điểm: tốn nhiều thời gian, hiệu quả thấp.
 Phương pháp chiết Soxhlet [4]
Nguyên liệu được cho vào một ống giấy lọc rồi đặt vào buồng chiết. Dung môi mới
được cho vào bình đun sơi. Trong q trình gia nhiệt dung mơi bay hơi, qua bộ phận ngưng
tụ (ống sinh hàn) gặp nước lạnh sẽ ngưng tụ và trở lại buồng chiết, tiếp xúc với nguyên liệu.
Khi tràn sẽ chảy từ buồng chiết xuống lại bình đun sơi bên dưới, đi qua lớp nguyên liệu,
mang theo các chất hòa tan từ nguyên liệu. Tại bình đun sơi, chất tan được giữ lại, dung
môi tiếp tục bay hơi và ngưng tụ, xuống lại buồng chiết. Cứ như vậy cho đến khi nguyên
liệu được chiết kiệt
Ưu điểm: Q trình trích ly liên tục, tiết kiệm dung môi nhờ sự hồi lưu dung môi
qua ống sinh hàn, dịch chiết không cần phải lọc.
Nhược điểm: Tốn thời gian, các hợp chất kém bền dễ bị phân hủy, tốn nhiều năng lượng
11