Tên đề tài: Nghiên cứu chế biến sản phẩm có hoạt tính sinh học từ trái lê-ki-ma (Pouteria campechiana)

Tác giả: Trần Xuân Hiển, Khóa: 2016

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm; Mã số: 62540101. Nhóm ngành: Công nghệ sản xuất và chế biến

Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Huỳnh Liên Hương - Trường Đại học Cần Thơ

Người hướng dẫn phụ: PGS.TS. Nguyễn Trung Thành - Trường Đại học An Giang

1. Tóm tắt nội dung luận án

Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu chính là đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của trái lê-ki-ma (Pouteria campechiana) bao gồm điều kiện thu hoạch, tồn trữ và chế biến sâu, làm cơ sở cho việc chế biến các sản phẩm có hoạt tính sinh học từ trái lê-ki-ma. Nội dung luận án tập trung vào các nội dung chính sau: (i) xác định điều kiện tồn trữ tối ưu (thời gian, nhiệt độ tồn trữ) nhằm duy trì các đặc tính hóa lý và hoạt tính sinh học của trái lê-ki-ma ở mức tốt nhất; (ii) đánh giá tác động của các yếu tố kỹ thuật đến thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của trái lê-ki-ma trong quá trình chế biến sâu (trích ly, thủy phân, cô quay chân không, sấy phun), từ đó tối ưu hóa điều kiện chế biến bằng phương pháp bề mặt đáp ứng nhằm đảm bảo tối đa hoạt tính sinh học của sản phẩm thu được; tương tự ảnh hưởng của quá trình chế biến sâu đến hoạt tính sinh học các sản phẩm từ trái lê-ki-ma được đánh giá thông qua hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng, hàm lượng carotenoid, tannin và khả năng loại gốc tự do bằng phương pháp DPPH; (iii) bước đầu đánh giá hiệu quả bảo vệ gan của các sản phẩm từ trái lê-ki-ma, hướng đến mở rộng và đa dạng hóa sử dụng trái lê-ki-ma.

Kết quả thực nghiệm cho thấy trái lê-ki-ma sau thu hoạch tồn trữ ở nhiệt độ 30÷32^oC giữ được chất lượng cao nhất trong khoảng thời gian 8÷10 ngày, được thể hiện qua các yếu tố đánh giá như hàm lượng chất khô hòa tan, tinh bột, acid tổng số, carotenoid, tannin, polyphenol tổng, flavonoid tổng và khả năng loại gốc tự do bằng phương pháp DPPH. Dịch trái lê-ki-ma có hoạt tính sinh học cao nhất (IC₅₀ = 7,32mg/mL) khi được trích ly với nồng độ ethanol 70%, ở nhiệt độ 50°C trong thời gian 45 phút, tỷ lệ paste lê-ki-ma/ethanol 1/7 (g/mL) và dịch trích ly lê-ki-ma thu được ở điều kiện tối ưu có hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng, carotenoid và tannin lần lượt là 9,59mgGAE/g; 8,62mgQE/g, 150,54µg/g; 68,84mgTAE/g; khả năng loại gốc tự do DPPH 84,59 % với IC50 = 7,32mg/mL. Tương tự, điều kiện thích hợp nhất cho việc điều chế dịch thủy phân từ trái lê-ki-ma là nhiệt độ 61°C trong thời gian 65 phút với nồng độ enzyme pectinase 60UI/g và dịch quả thủy phân ở điều kiện tối ưu có hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng, carotenoid và tannin tương ứng là 8,73mgGAE/g; 7,79mgQE/g; 119,14µg/g; 53,55mgTAE/g; khả năng loại gốc tự do DPPH 86,21% với IC50 đạt 7,82mg/mL. Dịch trái lê-ki-ma thu được từ quá trình thủy phân được cô đặc bằng phương pháp cô quay chân không (71^oC, 51 phút) và sấy phun với nhiệt độ không khí đầu vào 171,5^oC, tốc độ dòng nhập liệu 16rpm và tỷ lệ maltodextrin 17,8%, thu được sản phẩm chính là dịch lê-ki-ma cô quay (có a_w 0,801) và bột lê-ki-ma thành phẩm (có a_w 0,422). Kết quả đánh giá hoạt tính dịch lê-ki-ma cô quay cho thấy hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng, carotenoid và tannin lần lượt là 8,02mgGAE/g; 7,03mgQE/g; 101,83µg/g và 40,89mgTAE/g; khả năng loại gốc tự do DPPH 79,64% với IC50 = 7,35mg/mL. Trong khi đó, bột lê-ki-ma sấy phun có khả năng loại gốc tự do DPPH 77,28% với IC50 = 9,48mg/mL; hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng, carotenoid và tannin lần lượt là 6,93mgGAE/g; 6,18mgQE/g, 28,01mgTAE/g; 92,93µg/g. Từ các số liệu phân tích thu được cho thấy luận án đã đạt được mục tiêu tối ưu hóa điều kiện chế biến nhằm đảm bảo tối đa hoạt tính sinh học các sản phẩm từ trái lê-ki-ma. Hiệu quả bảo vệ gan của dịch lê-ki-ma trích ly, dịch lê-ki-ma cô quay và bột lê-ki-ma sấy phun cũng được tiến hành thử nghiệm in-vivo trên chuột được gây viêm gan mạn bằng CCl₄. Hiệu quả bảo vệ gan được đánh giá thông qua nồng độ aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase, protein toàn phần, albumin, cholesterol, triglyceride và gamma glutamyl transferase trong huyết thanh chuột và khối lượng của chuột cũng như phân tích bệnh học mô gan ở chuột. Kết quả nghiên cứu cho thấy dịch lê-ki-ma trích ly, dịch lê-ki-ma cô quay và bột lê-ki-ma sấy phun đều cho hiệu quả bảo vệ gan tương đương silymarin.

Kết quả nghiên cứu chế biến sản phẩm có hoạt tính sinh học từ trái lê-ki-ma đã mở ra tiềm năng to lớn cho việc sử dụng nguồn nguyên liệu trái lê-ki-ma tương đối rẻ tiền và dồi dào ở vùng Đồng bằng Sông Cửu Long, mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học, hỗ trợ bảo vệ sức khỏe cũng như góp phần nâng cao giá trị cho trái lê-ki-ma.

2. Những kết quả mới của luận án

Kết quả nghiên cứu luận án làm phong phú thêm những hiểu biết về các hợp chất có giá trị sinh học và hoạt tính chống oxy hóa trong trái lê-ki-ma sau thu hoạch theo thời gian tồn trữ. Kết quả luận án cũng nghiên cứu tổng thể các quá trình xử lý tối ưu từ trái lê-ki-ma để thu nhận các sản phẩm có hoạt tính chống oxy hóa tốt nhất, tạo tiền đề cho việc sử dụng trái lê-ki-ma trong chế biến sản phẩm thực phẩm dinh dưỡng và chức năng. Bên cạnh đó, toàn bộ biến đổi hóa lý trong quá trình trích ly, thủy phân, cô quay chân không và sấy phun cũng được khảo sát. Sản phẩm dịch lê-ki-ma trích ly, dịch lê-ki-ma cô quay chân không và bột lê-ki-ma sấy phun có khả năng chống oxy hóa vượt trội được minh chứng qua kết quả thử nghiệm in-vivo trong bảo vệ gan đối với tổn thương viêm gan mạn do CCl₄ gây ra trên chuột. Đây là một nghiên cứu hoàn chỉnh theo hệ thống xuyên suốt từ lựa chọn thời điểm sau thu hoạch trái lê-ki-ma, điều kiện và các thông số tối ưu quá trình chế biến tạo ra sản phẩm thực phẩm chức năng và thử nhiệm in-vivo khẳng định hiệu quả vượt trội của sản phẩm thực phẩm này trên chuột.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:

Việc lựa chọn trái lê-ki-ma phù hợp được trồng phổ biến ở Đồng bằng Sông Cửu Long có khả năng chế biến một số sản phẩm thực phẩm sẽ giúp tạo được những dòng sản phẩm mới từ trái lê-ki-ma. Từ đó ứng dụng vào chuyển giao quy trình chế biến sản phẩm đảm bảo tiêu chuẩn Việt Nam. Những thông tin, phương pháp, kết quả và tiềm năng ứng dụng của sản phẩm nghiên cứu sẽ giúp bổ sung kiến thức cho sinh viên ngành công nghệ thực phẩm.

Kết quả của đề tài góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế của trái lê-ki-ma ở Đồng bằng Sông Cửu Long. Bên cạnh đó, từ trái lê-ki-ma được lựa chọn ở thời điểm thu hoạch và thời gian tồn trữ thích hợp sẽ sản xuất được một số sản phẩm thực phẩm cũng như nguyên phụ liệu cho ngành dược phẩm, mỹ phẩm và có thể từng bước thay thế nguồn nguyên liệu nhập khẩu, góp phần hạ giá thành sản phẩm, giúp người tiêu dùng có cơ hội lựa chọn nhiều loại thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm khác nhau.

Sản phẩm bột lê-ki-ma sấy phun và dịch lê-ki-ma cô quay chân không cũng như dịch lê-ki-ma trích ly rất có tiềm năng được đưa vào sản xuất lớn tại nhà máy. Do đó để các dạng sản phẩm này ngày càng hoàn thiện hơn và sớm tiếp cận với cuộc sống, cần thực hiện thêm một số khảo sát làm cơ sở cho việc phát triển sản phẩm với qui mô công nghiệp, cụ thể như sau:

- Mở rộng việc thăm dò ý kiến người tiêu dùng đối với sản phẩm bột lê-ki-ma sấy phun, dịch lê-ki-ma cô quay chân không và dịch lê-ki-ma trích ly.

- Theo dõi thời gian bảo quản cùng với biến đổi các hợp chất chống oxy
hóa trong quá trình bảo quản sản phẩm bột lê-ki-ma sấy phun, dịch lê-ki-ma cô quay chân không và dịch lê-ki-ma trích ly.

- Thử nghiệm in-vivo về khả năng hạ đường huyết hay tiểu đường trên chuột đối với các loại sản phẩm này.

Thesis title: Study on the processing of bio-active food products from Pouteria campechiana

Major: Food Technology                                                                Code: 62.54.01.01

PhD student: Tran Xuan Hien

Scientific advisor: Assoc. Dr. Huynh Lien Huong

        Assoc. Dr. Nguyen Trung Thanh

Training Institute: Can Tho University

1. Abstract

The study's specific objective was to determine the elements impacting the biological activity of Pouteria campechiana, including harvesting, storage, and deep processing conditions, as a basis for processing bioactive products from P.campechiana. The thesis's content focuses on the following principal components: (i) Determining the appropriate storage conditions (duration, temperature) for lekima fruit to maintain the physicochemical properties and biological activities at the highest qualities; (ii) Evaluating the impact of technical factors on the chemical composition and biological activity of P.campechiana during deep processing (extraction, hydrolysis, vacuum rotary evaporator, and spray drying) and optimising processing conditions utilising the response surface method to ensure the highest possible biological activity of the resulting product; as well as the influence of deep processing on biological activities of P.campechiana products, which were evaluated through total polyphenol content, total flavonoid content, carotenoid content, tannins and antioxidant activity by DPPH method; (iii) Initially evaluate the hepatoprotective efficacy of P.campechiana products, aiming to expand and diversify the use of P.campechiana.

The experimental results indicated that after harvest, P.campechiana stored at 30÷32^oC maintains the highest quality for 8÷10 days, as measured by soluble dry matter, starch, total acid, carotenoids, tannins, total polyphenols, total flavonoids, and antioxidant activity as determined by the DPPH method. P.campechiana demonstrated the highest biological activity (IC50 = 7.32 mg/mL) when extracted with 70% ethanol concentration, at 50°C for 45 minutes, P.campechiana paste/ethanol 1/7 g/mL and lekima extract obtained under optimal conditions contained total polyphenols, total flavonoids, carotenoids and tannins of 9.59 mgGAE/g, 8.62 mgQE/g, 150.54 µg/g, 68.84 mgTAE/g, respectively; DPPH's ability to neutralize free radicals of 84.59% with IC50 = 7.32 mg/mL. Likewise, the optimal conditions for the preparation of P.campechiana hydrolysate were 61°C for 65 minutes with 0.6% pectinase enzyme and hydrolyzed fruit juice with total polyphenols, total flavonoids, carotenoids, and tannins of 8.73 mgGAE/g; 7.79 mgQE/g; 119.14 µg/g; and 53.55 mgTAE/g, respectively; DPPH's ability to neutralize free radicals of 86.21% with IC50 reaching 7.82 mg/mL. The juice obtained from hydrolysis was concentrated by a vacuum rotary evaporator (71^oC, 51 min) and spray-dried with an inlet air temperature of 171.5^oC, an inlet flow rate of 16 rpm, and a maltodextrin ratio 17.8%, the main products were l P.campechiana rotary liquid (a_w = 0.801) and finished P.campechiana powder (a_w = 0.422). The results of evaluating P.campechiana rotary liquid activity demonstrated that the contents of total polyphenols, total flavonoids, carotenoids, and tannins were 8.02 mgGAE/g; 7.03 mgQE/g; 101.83 µg/g and 40.89 mgTAE/g, respectively; DPPH's ability to neutralize free radicals of 79.64% with IC50 = 7.35 mg/mL. Meanwhile, spray-dried l P.campechiana powder had the ability to remove DPPH free radicals 77.28% with IC50 = 9.48 mg/mL; total polyphenols, total flavonoids, carotenoids and tannins were 6.93 mgGAE/g; 6.18 mgQE/g, 28.01 mgTAE/g; and 92.93 µg/g, respectively. According to the results, the thesis accomplished its objective of optimising processing conditions to assure optimum biological activity of P.campechiana products. The hepatoprotective benefits of P.campechiana extract, P.campechiana rotary liquid, and spray-dried P.campechiana powder were also evaluated in-vivo in mice suffering from chronic hepatitis with CCl₄. The hepatoprotective efficacy was determined by alanine aminotransferase and total cholesterol levels in serum, malondialdehyde, and protein carbonyl levels in the liver, mice weight, as well as histopathological analysis of liver tissue. P.campechiana extract, P.campechiana rotary liquid, and spray-dried l P.campechiana powder all have the same hepatoprotective effect as silymarin, according to research.

The study results on the processing of bioactive compounds from P.campechiana have revealed significant potential for utilising relatively inexpensive and abundant sources in the Mekong Delta, creating new opportunities for the development of bioactive compound-rich food products that promote health protection, while also bolstering the value-add of P.campechiana.

2. New points

The findings of this study expand our knowledge of biologically valuable compounds and antioxidant activities in postharvest P.campechiana according to storage duration. The thesis results also identified the ideal overall processing procedures for P.campechiana to acquire the maximum antioxidant activity, laying the groundwork for using P.campechiana to prepare nutritious and functional food items. In addition, all physicochemical changes that occurred during extraction, hydrolysis, vacuum evaporation, and spray drying were studied. The in-vivo test findings for mice with CCl₄-induced chronic hepatitis indicated that P.campechiana extract, P.campechiana vacuum rotary, and spray-dried P.campechiana powder have an exceptional antioxidant activity. This comprehensive systematic research includes the selection of the post-harvest period of P.campechiana, the ideal processing settings and parameters to make functional food products, and the confirmation of the superior effectiveness of this food product in mice via in-vivo testing.

3. Application/applicability in practice and further studies

Selecting the appropriate P.campechiana, which is extensively cultivated in the Mekong Delta and capable of processing various food items, will aid in developing new P.campechiana product lines. From there, apply to convert the product's processing method to Vietnamese norms. The information, techniques, outcomes, and future applications of research products will enrich the understanding of food technology students.

The findings of this research improve the economic viability of P.campechiana in the Mekong Delta. In addition, from P.campechiana harvested and stored at the optimal time, a variety of food products and raw materials for the pharmaceutical, cosmetic, and pharmaceutical industries can be produced and gradually replace imported raw materials, lowering product costs and providing consumers with a selection of foods, pharmaceuticals, and cosmetics.

Spray-dried P.campechiana powder, P.campechiana vacuum rotary, and P.campechiana extracted all have the capacity to be mass-produced at the facility. As a result, it is essential to conduct more surveys as a foundation for industrial-scale product development, notably the following, for these sorts of goods to become increasingly comprehensive and soon approach life:

- Expand the survey of spray-dried P.campechiana powder, P.campechiana vacuum rotary, and P.campechiana extracted customers.

- Monitoring the storage period and the transformation of chemical antioxidant components during the preservation of spray-dried P.campechiana powder, P.campechiana vacuum rotary, and P.campechiana extracted.

- In-vivo study of these products' capacity to reduce blood sugar or diabetes in mice.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)