Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình thu hoạch và chế biến đến hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L. Benn) - Nguyễn Duy Tân

gian cô đặc khác nhau (30, 35 và 40 phút) chất khô hòa tan của các mẫu đạt được rất khác nhau (55, 76 và 86oBrix). Mẫu có hàm lượng chất khô hòa tan cao nhất là 86oBrix khi cô đặc ở 550 mmHg và 40 phút và mẫu có chất khô hòa tan thấp nhất là 34oBrix khi cô đặc ở 650 mmHg và 30 phút (Hình 4.20a). Độ nhớt của sản phẩm phụ thuộc mạnh vào áp suất và thời gian cô đặc, mẫu sản phẩm với áp suất và thời gian cô đặc là 550 mmHg và 40 phút thì quá sánh đặc và có hiện tượng kết tinh đường (không đo được độ nhớt), mẫu có độ nhớt cao kế tiếp là 2891 mPas (550 mmHg và 35 phút) và thấp nhất là 14 mPas (650 mmHg và 30 phút) (Hình 4.20b). Tương tự, hoạt độ nước (aw) của sản phẩm phụ thuộc lớn áp suất và thời gian cô đặc, mẫu có aw thấp nhất là 0,8041 (550 mmHg và 40 phút) và cao nhất là 0,9724 (650 mmHg và 30 phút) (Hình 4.20c). Giá trị pH của sản 113 phẩm thay đổi đáng kể theo thời gian và áp suất cô đặc, hai mẫu có pH thấp nhất là 3,8 (550 mmHg trong 35 và 40 phút) và cao nhất là 4,2 (650 mmHg và 30 phút) (Hình 4.20d). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Brix 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 mPas (a) (b) 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 Aw 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 pH (c) (d) Hình 4.20: Đồ thị biểu diễn độ brix (a), độ nhớt (b), hoạt độ nước (c) và pH (d) của các mẫu sản phẩm với áp suất và thời gian cô đặc khác nhau. Để kiểm định các giá trị tối ưu tìm được từ các mô hình dự đoán, nghiên cứu thực hiện theo phương án tốt nhất vừa tìm được: cô đặc sản phẩm với áp suất 600 mmHg trong thời gian 33 phút; sau đó thu hồi sản và tiến hành phân tích kiểm định hàm lượng các hợp chất sinh học. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng các hợp chất anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin đều thấp hơn với kết quả dự đoán từ mô hình, có tỷ lệ chênh lệch nhau từ 1,27÷4,81% (Bảng 4.15). Trong đó hàm lượng anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin có tỷ lệ thấp hơn dự đoán lần lượt là 4,81%; 3,73%; 2,88% và 1,27%. Sự chênh lệch này còn nằm trong giới hạn cho phép ( 5%). Kết quả có sự chênh lệch này là do điều kiện tối ưu của các hợp chất tìm được từ mô hình là 615÷625 mmHg, nhưng do điều kiện thiết bị rất khó điều chỉnh áp suất về số lẻ nên chọn áp suất kiểm định là 600 mmHg. Mặt khác, nghiên cứu còn tiến hành phân tích và xây dựng mô hình động học phân hủy của các hợp chất có hoạt tính sinh học (anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin) trong quá trình cô đặc chân không dịch trích thuốc dòi. Kết quả được trình bày ở Hình 4.21, Bảng 4.16 và Hình 4.22. 114 Bảng 4.15: So sánh giá trị kiểm định và suy đoán từ mô hình tối ưu hóa Stt Hợp chất có hoạt tính sinh học Giá trị kiểm định* Giá trị từ mô hình 1 Anthocyanin (mgCE/100g DM) 3,087±0,166 3,243 2 Flavonoid (mgQE/g DM) 3,945±0,184 4,098 3 Polyphenol (mgGAE/g DM) 8,202±0,316 8,445 4 Tannin (mgTAE/g DM) 6,154±0,045 6,233 Ghi chú: (*) giá trị trung bình (n=3) và độ lệch chuẩn SD (Standard Deviation). (a) (b) (c) (d) Hình 4.21: Đồ thị Logarit của tỷ lệ hàm lượng anthocyanin (a), flavonoid (b), polyphenol (c) và tannin (d) của các mẫu so ở các điều kiện cô đặc khác nhau so với ban đầu Đồ thị ở Hình 4.21 cho thấy hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong dịch trích thuốc dòi giảm mạnh khi tăng nhiệt độ cô đặc từ 60oC (650 mmHg) đến 70oC (550 mmHg). Sự tổn thất hàm lượng anthocyanin từ 31,29÷56,37%; flavonoid từ 31,98÷46,93%; polyphenol từ 5,69÷30,26% và tannin từ 4,26÷20,96%. Nhiệt độ 65oC duy trì hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học tốt nhất, sau 40 phút cô đặc hàm lượng anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin được duy trì lần lượt 62,36%; 64,47%; 76,30% và 83,03%. 115 Cùng nhiệt độ, khi tăng thời gian cô đặc sự tổn thất gia tăng, hay trong cùng thời gian 40 phút, ở các nhiệt độ cô đặc khác nhau 60oC (650 mmHg), 65oC (600 mmHg) và 70oC (550 mmHg) thì hàm lượng các hợp chất sinh học tổn thất lần lượt là 39,51%; 37,64% và 56,37% cho anthocyanin; 36,79%; 35,53% và 46,93% cho flavonoid; 24,93%; 23,70% và 30,26% cho polyphenol; 18,91%; 16,97% và 20,96% cho tannin. Điều này có thể là do ở nhiệt độ 60oC (độ chân không cao 650 mmHg) làm cho các hợp chất sinh học bay hơi một phần theo hơi thứ. Theo Lê Văn Việt Mẫn và ctv. (2009), chất khô có thể bị tổn thất theo hơi thứ khi cô đặc chân không. Sự ổn định anthocyanin trong quá trình xử lý nhiệt cũng đã được nghiên cứu bởi nhiều tác giả (Wang and Xu, 2007; Kirca et al., 2007; Lo-Scalzo et al., 2008). Việc sử dụng các phương pháp bốc hơi khác nhau cho nước quả dâu tằm đen, kết quả có sự duy trì khác nhau nồng độ anthocyanin. Quá trình bốc hơi thường ảnh hưởng đến chất lượng màu sắc trong thực phẩm, điều này phản ánh sự mất hàm lượng anthocyanin và các phytochemicals khác, đặc biệt đối với trái cây và rau quả (Krifi et al., 2000; Kwok et al., 2004). Fazaeli et al. (2013) cho rằng sự phân hủy anthocyanin của nước quả dâu tằm đen theo động học phản ứng bậc nhất ở áp suất cô đặc khác nhau. Ngoài ra, khi phân tích dữ liệu cho thấy hằng số tốc độ phân hủy các hợp chất sinh học gia tăng khi tăng nhiệt độ cô đặc. Hằng số phân hủy (k) cho các hợp chất sinh học lần lượt từ 0,0132÷0,0192 phút-1 (anthocyanin); 0,0103÷0,0164 phút-1 (flavonoid); 0,0057÷0,0088 phút-1 (polyphenol) và 0,0039÷0,0057 phút-1 (tannin). Năng lượng hoạt hóa (Ea) của các hợp chất tìm được lần lượt là 35,64 kJ/mol; 44,66 kJ/mol; 42,14 kJ/mol và 35,67 kJ/mol tương ứng cho anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin (Bảng 4.16). Hơn nữa, kết quả phân tích động học cho thấy sự phân hủy các hợp chất có hoạt tính sinh học trong quá trình cô đặc cũng tuân theo mô hình bậc nhất và có sự phụ thuộc cao (R2  0,92) của hằng số tốc phân hủy các hợp chất có hoạt tính sinh học với thời gian cô đặc (Hình 4.22). Kết qủa này cũng tương tự như các kết quả khảo sát trước, là mô hình phản ứng bậc nhất cho sự phân hủy anthocyanin từ các sản phẩm khác nhau (Kirca et al., 2007; Yang et al., 2008). Kết quả nghiên cứu của Kirca et al. (2007) cho thấy năng lượng hoạt hóa (Ea) có giá trị từ 42÷95 kJ/mol tùy thuộc pH và hàm lượng chất khô. Hay nghiên cứu của Gradinaru et al. (2003) giá trị năng lượng hoạt hóa thu được từ 55÷63 kJ/mol với nhiệt độ khác nhau từ 55÷98oC. Hằng số tốc độ phân hủy anthocyanin của quả cornelian cherry gia tăng từ 0,0002÷0,0054 phút-1 khi tăng nhiệt độ cô đặc từ 60÷80oC và năng lượng hoạt hóa là 48,38 kJ/mol (Yalcinoz and Ercelebi, 2015). 116 Bảng 4.16: Hằng số tốc độ phân hủy các hợp chất sinh học và năng lượng hoạt hóa của các mẫu thuốc dòi với những điều kiện cô đặc khác nhau Áp suất (mmHg) Anthocyanin (mgCE/100g) Flavonoid (mgQE/g) k (phút-1) Corrected R2 k (phút-1) Corrected R2 650 (60oC) 0,0132±0,0005 0,9967 0,0103±0.0015 0,9405 600 (65oC) 0,0146±0,0021 0,9414 0,0120±0,0005 0,9940 550 (70oC) 0,0192±0,0009 0,9942 0,0164±0,0005 0,9968 Ea (kJ/mol) 35,64±9,83 44,66±9,24 r2 0,929 0,958 Áp suất (mmHg) Polyphenol (mgGAE/g) Tannin (mgTAE/g) k (phút-1) Corrected R2 k (phút-1) Corrected R2 650 (60oC) 0,0057±0,0012 0,8784 0,0039±0,0009 0,9405 600 (65oC) 0,0073±0,0003 0,9971 0,0048±0,0002 0,9940 550 (70oC) 0,0088±0,0004 0,9963 0,0057±0,0001 0,9968 Ea (kJ/mol) 42,14±3,75 35,67±2,87 r2 0,992 0,993 y = -4273,x + 8,470 R² = 0,929 -4,4 -4,35 -4,3 -4,25 -4,2 -4,15 -4,1 -4,05 -4 -3,95 -3,9 0,0029 0,00292 0,00294 0,00296 0,00298 0,003 0,00302 L n (k ) 1/T y = -5308,x + 11,33 R² = 0,958 -4,7 -4,6 -4,5 -4,4 -4,3 -4,2 -4,1 -4 0,0029 0,00292 0,00294 0,00296 0,00298 0,003 0,00302 L n (k ) 1/T (a) (b) y = -5069,x + 10,05 R² = 0,992 -5,2 -5,1 -5 -4,9 -4,8 -4,7 -4,6 0,0029 0,00292 0,00294 0,00296 0,00298 0,003 0,00302 L n (k ) 1/T y = -4290,x + 7,336 R² = 0,993 -5,6 -5,55 -5,5 -5,45 -5,4 -5,35 -5,3 -5,25 -5,2 -5,15 -5,1 0,0029 0,00292 0,00294 0,00296 0,00298 0,003 0,00302 L n (k ) 1/T (c) (d) Hình 4.22: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phân hủy anthocyanin (a), flavonoid (b), polyphenol (c) và tannin (d) của các mẫu vào nhiệt độ với các điều kiện cô đặc khác nhau 117 Mặt khác, nghiên cứu còn ghi nhận một số đặc tính cảm quan của các mẫu sản phẩm sau khi cô đặc (Bảng 4.17) và cho thấy mẫu 1, mẫu 5÷9 giống nhau và mẫu 10 là các mẫu có các đặc tính cảm quan tốt, duy trì được mùi thơm đặc trưng của thuốc dòi khi cô đặc, có màu nâu đỏ, có độ sánh đặc thích hợp cho sản phẩm cô đặc và có vị chua ngọt hài hòa nhất. Các mẫu còn lại, chưa tạo được độ sánh đặc thích hợp như mẫu 4, 11, 12 và 13. Vì thế, nghiên cứu tiến hành chọn 3 mẫu có đặc tính cảm quan tốt là mẫu 1, 5 và 10 cho đánh giá cảm quan của 09 người tiêu dùng được huấn luyện, sử dụng phương pháp đánh giá mô tả cho điểm các đặc tính cảm quan về màu sắc, mùi vị, trạng thái (độ sánh đặc) và mức độ ưa thích chung của mẫu (theo thang điểm Hedonic). Bảng 4.17: Mô tả một số đặc tính cảm quan của các mẫu sản phẩm sau khi cô đặc với mức độ chân không và thời gian khác nhau Mẫu Độ chân không (mmHg)-Thời gian cô đặc (phút) Mô tả một số đặc tính cảm quan chủ yếu 1 550-30 Sản phẩm có màu nâu đỏ, độ sánh đặc phù hợp, vẫn giữ được mùi thơm đặc trưng của thuốc dòi, vị chua ngọt hài hòa 2 550-35 Sản phẩm có màu nâu ngã vàng, độ sánh đặc cao, mùi thơm đặc trưng giảm, vị hơi chua 3 550-40 Sản phẩm có màu nâu vàng, có hiện tượng kết tinh đường, quá sánh đặc, mùi thơm đặc trưng giảm, vị hơi chua 4 600-30 Sản phẩm có màu nâu đỏ, độ sánh đặc rất thấp, vị chua ngọt chưa hài hòa, giữ được mùi thơm đặc trưng của thuốc dòi 5 600-35 Sản phẩm có màu nâu đỏ, tạo được độ sánh đặc, vị chua ngọt hài hòa, giữ được mùi thơm đặc trưng của thuốc dòi 6 600-35 Sản phẩm có màu nâu đỏ, tạo được độ sánh đặc, vị chua ngọt hài hòa, giữ được mùi thơm đặc trưng của thuốc dòi 7 600-35 Sản phẩm có màu nâu đỏ, tạo được độ sánh đặc, vị chua ngọt hài hòa, giữ được mùi thơm đặc trưng của thuốc dòi 8 600-35 Sản phẩm có màu nâu đỏ, tạo được độ sánh đặc, vị chua ngọt hài hòa, giữ được mùi thơm đặc trưng của thuốc dòi 9 600-35 Sản phẩm có màu nâu đỏ, tạo được độ sánh đặc, vị chua ngọt hài hòa, giữ được mùi thơm đặc trưng của thuốc dòi 10 600-40 Sản phẩm có màu nâu đỏ, có độ sánh đặc phù hợp, vị chua ngọt hài hòa, vẫn giữ được mùi thơm đặc trưng của thuốc dòi 11 650-30 Sản phẩm có màu nâu đỏ, chưa tạo được độ sánh đặc, vị chua ngọt chưa hài hòa, giữ được mùi thơm đặc trưng 12 650-35 Sản phẩm có màu nâu đỏ, chưa tạo được độ sánh đặc, vị chua ngọt chưa hài hòa, giữ được mùi thơm đặc trưng 13 650-40 Sản phẩm có màu nâu đỏ, chưa tạo được độ sánh đặc, vị chua ngọt chưa hài hòa, giữ được mùi thơm đặc trưng 118 Kết quả đánh giá cảm quan (Hình 4.23) cho thấy điểm trung bình màu sắc của mẫu 3 cao nhất 3,82 nhưng chưa khác biệt thống kê với mẫu 2 là 3,79 nhưng khác biệt có ý nghĩa với mẫu 1 là 3,46 điểm là vì mẫu 2 và 3 được cô đặc ở 65oC, còn mẫu 1 cô đặc ở 70oC nên màu sắc có vẻ sậm màu hơn nên ít được ưa thích hơn. Về mùi vị thì mẫu 1 và 3 có điểm cao tương đồng nhau (3,91 và 3,93) và khác biệt thống kê so với mẫu 2 (3,38). Vì mẫu 1 và 3 có chất khô hòa tan lần lượt là 55oBrix và 60oBrix và pH cùng là 3,9 tạo nên mùi vị chua ngọt hài hòa hơn, còn mẫu 2 có 52oBrix và pH 4,0. Về trạng thái, mẫu 1 và 3 cũng có điểm cảm quan cao tương đương (4,08 và 4,06) khác biệt thống kê với mẫu 2 (3,71) vì mẫu 1 và 3 có hàm lượng chất khô hòa tan cao 55 và 60oBrix nên tạo được độ sánh đặc phù hợp và được ưa chuộng hơn mẫu 2 vì chỉ có 52oBrix nên độ sánh đặc chưa cao còn hơi lỏng nên chưa được đánh giá cao. Về đánh giá mức độ ưa thích chung cho thấy mẫu 3 được ưa thích nhất với 7,22 điểm, tuy nhiên chưa có sự khác biệt thống kê so với mẫu 1 (6,56 điểm) nhưng khác biệt với mẫu 2 (6,33 điểm). 3,46b 3,91a4,08a 6,56ab 3,79a 3,38b3,71b 6,33b 3,82a 3,93a4,06a 7,22a 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Màu sắc Mùi vị Trạng thái Mức độ ưa thích Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Hình 4.23: Đồ thị biểu diễn điểm cảm quan trung bình về màu sắc, mùi vị, trạng thái và mức độ ưa thích của 3 mẫu (M1: 550-30; M2: 600-35 và M3: 600-40) Dựa vào hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học và một số đặc tính vật lý của sản phẩm cao thuốc dòi thì điều kiện cô đặc tối ưu tìm được là độ chân không 618 mmHg và thời gian là 33 phút. Tuy nhiên, qua ghi nhận cảm quan và đánh giá cảm quan của người tiêu dùng thì mẫu được chọn lựa cao nhất là được cô đặc 600 mmHg trong 40 phút, kế đến là 550 mmHg trong 30 phút và sau cùng là 600 mmHg trong 35 phút. Vì tạo được giá trị cảm quan cao, đặc biệt là độ sánh đặc của sản phẩm cô đặc. Trong khi đó, mẫu cô đặc với các thông số tối ưu thì chất khô hòa tan mới đạt được 44,88obrix nên chưa tạo được độ sánh đặc thích hợp. Do đó, thông số tối ưu được chọn là 600 mmHg trong thời gian 40 phút sản phẩm sẽ đạt khoảng 60oBrix. 119 4.7 Ảnh hưởng của quá trình phối chế chất mang đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong sản phẩm Maltodextrin được sử dụng rộng rãi để bao các hợp chất mùi và polyphenol, có khả năng ổn định oxy hóa tốt được sử dụng để bao các tinh dầu thơm, nhưng khả năng nhũ tương, ổn định nhũ tương kém (Ersus and Yurdagel, 2007). Maltodextrin có thể được phối trộn với gum arabic như là chất tường để bao nang, sẽ có sự bảo vệ tốt hơn các hợp chất được bao, và hỗn hợp maltodextrin 60% và gum arabic 40% đã được sử dụng để vi bao procyanidins từ hạt nho (Zhang et al., 2007). Gum arabic đã được sử dụng phổ biến để làm vật liệu bao nang trong quá trình sấy phun, chủ yếu là vì khả năng nhũ tương tốt và độ nhớt thấp trong dung dịch nước và là vật liệu tường bao cumin oleoresin tốt hơn những vật liệu tường bao khác (Kanakdande et al., 2007). Thêm vào đó gum arabic có khả năng lưu giữ tốt các phân tử dễ bay hơi và hiệu quả trong việc bảo vệ chống lại sự oxy hóa (Righetto and Netto, 2005). Ngoài ra, gum arabic được xem như là một chất cố định hương thơm tạo thành màng mỏng xung quanh hạt hương thơm, bảo vệ khỏi oxy hóa và bay hơi cũng như ngăn chặn sự hấp thụ ẩm từ không khí. Gum arabic làm giảm sức căng bề mặt, làm cho nhũ tương tạo thành dễ hơn (Nguyễn Văn Khôi, 2006). Carrageenan được sử dụng với liều lượng rất khác nhau trong một số sản phẩm ở dạng huyền phù, nhũ tương, dạng gel, thuốc viên nén và bao nang. Carrageenan cũng được sử dụng trong vi bao các protein và vi khuẩn probiotic (Gupta et al., 2013). Xanthan gum được sử dụng trong các sản phẩm bột sấy hòa tan như nước giải khát, súp, kem và các sản phẩm calorie thấp (Phillips and Williams, 2009). Kết quả nghiên cứu cho thấy khi kết hợp maltodextrin và các loại gum khác nhau (arabic, carrageenan và xanthan) trong quá trình sấy phun dịch trích thuốc dòi, bột sản phẩm thu được có các đặc tính lý hóa (kích thước hạt, hàm ẩm) và sự lưu giữ các hợp chất sinh học (anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin) khác nhau (Bảng 4.18). Kết quả khảo sát ảnh hưởng của maltodextrin và các loại gum arabic, xanthan và carrageenan đến các đặc tính lý hóa của sản phẩm được trình bày ở phụ lục B4. Nghiên cứu thực hiện quá trình kiểm định lại các kết quả được suy đoán từ các mô hình toán học. Thí nghiệm được bố trí với các thông số tối ưu cho từng cặp chất mang bổ sung maltodextrin/arabic, maltodextrin/carrageenan và maltodextrin/xanthan với thông số chung được làm tròn là 9% và 0,08% vào dịch trích thuốc dòi và đem sấy phun ở 180oC với tốc độ dòng nhập liệu 18 rpm. Thu hồi sản phẩm và phân tích hàm lượng các hợp chất sinh học. Kết quả được trình bày ở Bảng 4.19. Kết quả cho thấy sự chênh lệch giữa các số liệu 120 dự đoán từ các mô hình và phân tích kiểm định không lớn, độ dao động trong khoảng 0,52÷4,42%; chứng tỏ mô hình xây dựng có độ chính xác cao. Bảng 4.18: Đặc tính lý hóa và hàm lượng các hợp chất sinh học trong sản phẩm bột thu được tối ưu từ mô hình dự đoán Hàm mục tiêu Malto/Arabic Malto/Xanthan Malto/Carrageenan Tỷ lệ phối chế tối ưu (%) 8,74/0,083 9,02/0,077 8,80/0,082 Anthocyanin (mgCE/100g) 7,41 6,65 5,78 Flavonoid (mgQE/g) 30,94 28,47 29,49 Polyphenol (mgGAE/g) 27,29 28,34 28,35 Tannin (mgTAE/g) 24,65 26,59 27,44 Kích thước hạt (m) 6,03 6,14 6,09 Hàm ẩm (%) 6,54 6,60 6,55 Bảng 4.19: So sánh hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học dự đoán từ mô hình và phân tích kiểm định. Chỉ tiêu Malto/Arabic Malto/Carrageenan Malto/Xanthan Dự đoán Phân tích(*) Dự đoán Phân tích(*) Dự đoán Phân tích(*) Anthocyanin (mgCE/100g) 7,41 7,56±0,11 5,78 5,62±0,58 6,65 6,37±0,79 Flavonoid (mgQE/g) 30,94 31,15±1,04 29,49 28,36±0,37 28,47 27,42±0,86 Polyphenol (mgGAE/g) 27,29 27,96±0,53 28,35 27,59±1,01 28,34 28,01±0,28 Tannin (mgTAE/g) 24,65 25,79±0,38 27,44 27,98±0,43 26,59 26,73±0,80 Ghi chú: (*) giá trị trung bình (n=3) và độ lệch chuẩn SD (Standard Deviation). Ngoài ra, nghiên cứu thực hiện thí nghiệm so sánh ba mẫu bột sấy phun tối ưu tìm được. Kết quả phân tích Anova ở Bảng 4.20 cho thấy rằng loại gum khác nhau có ảnh hưởng lên hàm lượng các hợp chất sinh học trong các mẫu bột thuốc dòi sấy phun thu được (P0,05). Hàm lượng anthocyanin và flavonoid cao nhất được tìm thấy ở mẫu A-gum arabic (7,56 mgCE/100g; 31,15 mgQE/g) có sự khác biệt ý nghĩa thống kê với mẫu gum carrageenan và xanthan. Tuy nhiên, hàm lượng polyphenol cao nhất được tìm thấy ở mẫu gum xanthan (28,01 mgGAE/g) nhưng không có sự khác biệt (P0,05) so với mẫu gum arabic (27,96 mgGAE/g) và mẫu gum carrageenan (27,59 mgGAE/g). Hàm lượng tannin cao nhất tìm thấy ở mẫu gum carrageenan (27,98 mgTAE/g), kế 121 đến là mẫu gum xanthan (26,73 mgTAE/g) và thấp nhất là mẫu gum arabic (25,79 mgTAE/g), tuy nhiên giữa chúng chưa có sự khác biệt rõ ràng. Bảng 4.20: Hàm lượng các hợp chất sinh học của các mẫu sản phẩm với loại gum thêm vào khác nhau Loại gum Anthocyanin (mgCE/100g) Flavonoid (mgQE/g) Polyphenol (mgGAE/g) Tannin (mgTAE/g) Arabic 7,56±0,106a 31,15±1,035a 27,96±0,380a 25,79±0,530b Carrageenan 5,62±0,578b 28,36±0,366b 27,59±0,430a 27,98±1,005a Xanthan 6,37±0,793b 27,42±0,855b 28,01±0,800a 26,73±0,275ab Ghi chú: số liệu trung bình (n=3) và độ lệch chuẩn (± SD), các trung bình nghiệm thức mang các ký tự theo sau giống nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê (P  0,05). Trong kỹ thuật sấy phun, có nhiều loại vật liệu mang có thể được sử dụng để bao nang các thành phần thực phẩm và các chất trao đổi bậc hai như tinh bột, maltodextrin, gum arabic, guar gum, pectin, sodium alginate, sodium caseinate, carboxymethyl cellulose, protein của đậu và bột mì, chitosan, gelatin (Barbosa et al., 2005). Các hợp chất này có tính chất hình thành mạng gel để bảo vệ các thành phần nhạy cảm trong quá trình sấy phun. Ngày nay maltodextrin được sử dụng kết hợp phổ biến với gum arabic để vi bao các procyanidins, anthocyanin, polyphenol, v.v... do maltodextrin có sự cân bằng tốt giữa giá thành và hiệu quả sử dụng như độ nhớt thấp ở nồng độ cao và có sẵn các loại với trọng lượng phân tử trung bình khác nhau. Gum arabic cũng được sử dụng phổ biến trong quá trình bao nang vì có sự hòa tan tốt, độ nhớt thấp, có đặc tính nhũ tương và duy trì tốt các hợp chất bay hơi. Hơn nữa, arabic là một chất thích hợp để bao nang các giọt béo như là một tác nhân hoạt động bề mặt và tạo mạng trong lúc sấy, vì thế bảo vệ tránh sự thất thoát các chất bay hơi vào không khí (Madene et al., 2006). Ravichandran et al. (2014), mẫu được bao nang với maltodextrin và gum arabic cho thấy có sự gia tăng tính ổn định của betalains lên 6% so với mẫu đối chứng khi sử dụng maltodextrin một mình. Trong khi đó, khi kết hợp maltodextrin và gum xanthan, có sự gia tăng tính ổn định lên 21% so với mẫu đối chứng. Kết quả nghiên cứu của Bandera et al. (2015) cho thấy chất mang khác nhau (maltodextrin, pectin, gelatin, carboxymethyl cellulose, whey protein, carrageenan và hàm lượng polyphenol của mẫu bột hoa Roselle. Hàm lượng polyphenol cao nhất thu được ở mẫu pectin, kế tiếp mẫu carrageenan  whey protein  gelatin  carboxymethyl cellulose  arabic gum  maltodextrin, lần lượt. Trong nghiên cứu này, sự kết hợp của maltodextrin và gum arabic duy trì hàm lượng các hợp chất sinh học và các đặc tính lý hóa của bột thành phầm tốt 122 hơn mẫu kết hợp maltodextrin với gum carrageenan và xanthan trong quá trình sấy phun dịch trích thuốc dòi. Bảng 4.21: Hoạt động chống oxy hóa của 3 mẫu bột với 3 loại gum khác nhau Loại gum DPPH (%) FRAP (M FeSO4) AAI Arabic 75,55±0,65a 102,87±3,85a 38,17±1,24a Carrageenan 72,14±1,06b 95,75±2,39b 37,55±1,79a Xanthan 72,83±1,28b 97,39±1,12ab 36,57±0,96a Ghi chú: số liệu trung bình (n=3) và độ lệch chuẩn (± SD), các trung bình nghiệm thức mang các ký tự theo sau giống nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê (P 0,05). Khả năng chống oxy hóa của các mẫu với 3 loại gum khác nhau được đánh giá thông qua khả năng khử gốc tự do DPPH, khử sắt FRAP và tổng năng lực khử AAI. Kết quả được thể hiện ở Bảng 4.21 cho thấy khả năng chống oxy hóa của mẫu được phối chế với gum arabic là cao nhất trong cả ba phương pháp đánh giá. Tuy nhiên, trong phương pháp đánh tổng năng lực khử AAI thì chưa có sự khác biệt giữa các mẫu (P0,05). Mẫu được phối chế với gum carrageenan và xanthan có hoạt động chống oxy hóa tương đương nhau trong cả ba phương pháp đánh giá. Khả năng khử gốc tự do DPPH của các mẫu từ 72,83÷75,55%; khử sắt theo phương pháp FRAP từ 95,75÷102,87 (M FeSO4/g); và theo phương pháp AAI từ 36,57÷38,17. 6,26b 6,32b 6,54a 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 Arabic Carrageenan Xanthan K íc h t h ư ớ c h ạ t (µ m ) Loại gum khác nhau 6,42a 6,54a 6,67a 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 Arabic Carrageenan Xanthan H à m ẩ m ( % ) Loại gum khác nhau (a) (b) 0,514c 0,565b 0,591a 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 Arabic Carrageenan Xanthan H o ạ t đ ộ n ư ớ c (a w ) Loại gum khác nhau 0,298b 0,311b 0,363a 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Arabic Carrageenan Xanthan N E B (  = 4 4 0 n m ) Loại gum khác nhau (c) (d) Hình 4.24: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt (a), hàm ảm (b), hoạt độ nước (c) và chỉ số hóa nâu NEB (d) theo loại gum phối chế khác nhau 123 Kết quả phân tích các tính chất vật lý của sản phẩm bột thuốc dòi bao gồm hoạt độ nước, hàm ẩm, kích thước hạt và chỉ số hóa nâu không enzyme được trình bày ở Hình 4.24. Hoạt độ nước là yếu tố quan trọng cho biết thời gian bảo quản. Như đã biết, hầu hết thực phẩm có hoạt độ nước thấp hơn 0,6 thì ổn định hơn với vi sinh vật và các phản ứng hóa sinh. Bên cạnh đó, hoạt độ nước khác với hàm ẩm, hoạt độ nước thể hiện lượng nước tự do có trong hệ thống thực phẩm liên quan đến các phản ứng hóa sinh học, còn hàm ẩm miêu tả thành phần nước trong thực phẩm (Quek et al., 2007). Trong nghiên cứu này, hoạt độ nước trong các mẫu gum arabic, carrageenan và xanthan lần lượt là 0,514; 0,565 và 0,591 (Hình 4.24c). Hoạt độ nước của các mẫu có sự khác biệt thống kê (P0,05). Ngược lại, hàm ẩm của các mẫu trong khoảng 6,42÷6,67% (Hình 4.24b) và giữa chúng không có sự khác biệt (P0,05). Kich thước hạt trung bình của các mẫu gum arabic, carrageenan và xanthan là 6,26; 6,32 và 6,51 µm, lần lượt. Có sự khác biệt ý nghĩa giữa các mẫu xanthan và arabic, carrageenan (P0,05); tuy nhiên không thể hiện sự khác biệt giữa mẫu arabic và carrageenan (Hình 4.24a). Kết quả tương tự cho chỉ số hóa nâu không enzyme của các mẫu (Hình 4.24d), chỉ số NEB có giá trị cao nhất được tìm thấy ở mẫu gum xanthan (0,363) và có sự khác biệt với các mẫu còn lại. Mẫu gum arabic có chỉ số NEB (0,298) thấp nhất. Theo Altamirano et al. (1992), có sự cần thiết để ứng dụng gum arabic và tinh bột bắp vào sản phẩm garambullo cô đặc để tránh sự caramel hóa của đường hiện diện trong dịch trích và tránh sự bám dính sản phẩm vào vách buồng sấy. a. Arabic b. Carrageenan c. Xanthan Hình 4.25: Hình chụp SEM của các mẫu bột sấy phun với các loại gum khác nhau Phân tích bề mặt của các hạt bột được thực hiện sử dụng kỹ thuật chụp SEM. Hình 4.25 cho thấy ảnh chụp cấu trúc bề mặt của các mẫu bột sản xuất với tác nhân bao nang khác nhau. Kết quả cho thấy các mẫu bột có kích thước hạt trung bình 3÷30 µm. Phần lớn các hạt được sản xuất có dạng hình cầu giống nhau với những vết lõm trên bề mặt. Thêm vào đó, các hạt ở mẫu gum arabic có kích thước đồng đều hơn ở mẫu carragenan và xanthan gum. Các hạt ở mẫu carrageenan dường như có bề mặt nhẵn mịn hơn mẫu gum arabic và xanthan. 124 Theo Namazkar and Ahmad (2013), một vài đặc tính giả dẻo của carrageenan cho phép nó có hoạt động như chất dẻo và tạo ra các hạt nhỏ với hình dạng cầu và bề mặt nhẵn mịn như mong mu