Tóm tắt 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)

ợc thực hiện trên diện tích đất trồng là 200 m2 tại khu thực nghiệm trường Đại học An Giang. Mỗi lô thí nghiệm 6 m2 và bố trí 3 lô cho một nghiệm thức. Giống thuốc dòi (sử dụng hom thân đỏ tím) được thu nhận từ hộ dân trồng ở xã Hòa Bình, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang. Triển khai trồng vụ 1 với thời gian 4 tháng từ tháng 1÷4 năm 2015 (thuộc mùa nắng, vì mùa nắng được tính từ tháng 12 của năm trước đến tháng 5 của năm sau) và vụ 2 với thời gian 4 tháng từ tháng 7÷10 năm 2015 (thuộc mùa mưa, vì mùa mưa được tính từ tháng 6 đến tháng 11 trong năm). Quy trình trồng, chăm sóc và bón phân được thực hiện theo một quy trình tham khảo, khi cây thuốc dòi có thời gian sinh trưởng (30, 45, 60, 75 và 90 ngày tuổi sau khi trồng) tiến hành thu hoạch nguyên cây. Các thông số chiều cao, năng suất, hàm ẩm, hàm lượng các hợp chất sinh học anthocyanin, flavonoid, tannin, polyphenol và khả năng chống oxy hóa của dịch trích (DPPH, FRAP và AAI) được xác định. 2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy/phơi và kích thước nguyên liệu đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học Tiến hành với khối lượng mẫu là 350 g, cây thuốc dòi thu hoạch với thời gian sinh trưởng tối ưu ở nghiên cứu 2.1.1 được rửa sạch, sau đó cắt nhỏ với kích thước khoảng 3÷5 cm hoặc để nguyên cây, nguyên liệu được trải đều lên khay inox (40 x 60 cm), đem sấy với nhiệt độ khảo sát từ (60÷100oC) trong tủ sấy (Hot-air Sterilizer, model YCO-010, Đài Loan) tới khi độ ẩm đạt cân bằng và mẫu đối chứng đem phơi nắng. Sau đó, đem các mẫu đi nghiền thành bột thô qua lỗ rây đường kính 3 mm, bột được chứa trong bao bì PP và đem trữ đông, sẵn sàng cho phân tích xác định hàm ẩm, hàm lượng carotenoids, chlorophyll, anthocyanin, flavonoid, polyphenol, tannin và khả năng chống oxy hóa dịch trích (DPPH, FRAP và AAI). 2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm ẩm và kích thước nguyên liệu đến sự thay đổi các hợp chất sinh học theo thời gian bảo quản Các mẫu cây thuốc dòi được sấy khô với nhiệt độ sấy tối ưu của nghiên cứu 2.1.2 tới khi độ ẩm đạt 10,5% và một mẫu đạt 13,5%. 6 Sau đó, tiến hành cắt khúc (3÷5 cm) hoặc nghiền thành bột thô qua lỗ rây đường kính 3 mm, các mẫu được chứa trong bao bì PP và đem tồn trữ trong túi nhựa màu đen ở điều kiện nhiệt độ phòng. Sau mỗi tháng tiến hành lấy mẫu phân tích và đánh giá các chỉ tiêu về hàm lượng các hợp chất sinh học. Nội dung 2.2: Nghiên cứu chế biến sản phẩm cao dạng lỏng và bột hòa tan từ cây thuốc dòi 2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học Quá trình trích ly cây thuốc dòi khô bằng nước được thực hiện với các nhân tố khảo sát trong quá trình trích ly bao gồm: nhiệt độ (63, 70, 80, 90, 97oC), thời gian (13, 20, 30, 40, 47 phút) và tỷ lệ dung môi nước/nguyên liệu (17/1, 20/1, 25/1, 30/1, 33/1 v/w). Sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng từ phần mềm STATGRAPHIC PLUS XVI để bố trí thí nghiệm và tối ưu hóa các nhân tố. Mỗi nhân tố được khảo sát với 5 mức độ (-α, -1, 0, +1, +α); với α = ± 1,682. Thí nghiệm được thiết kế theo kiểu phức hợp trung tâm với mô hình Central Composite Design 23 + star. Tổng số mẫu thí nghiệm: 20 mẫu bao gồm 6 lần lặp lại ở điểm trung tâm. Thiết bị trích ly sử dụng có dung tích 10 lít, có cánh khuấy, bộ điều khiển nhiệt. Mỗi mẫu trích ly được thực hiện 5 lít. Sau đó tiến hành lọc qua vải lọc cotton và giấy lọc (Whatman’s No.1); tiến hành phân tích độ hấp thu màu Abs, chất khô hòa tan và hàm lượng các hợp chất sinh học. 2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung acid citric, carboxymethyl cellulose (CMC) và oBrix của dung dịch đến giá trị cảm quan và hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học Quá trình phối chế dịch trích có ảnh hưởng rất lớn đến giá trị cảm quan về màu sắc, mùi vị và trạng thái của sản phẩm cao cũng như độ bền của các hoạt chất sinh học. Vì thế các nhân tố khảo sát trong quá trình phối chế gồm: lượng acid citric (0,1÷0,5%), chất khô hòa tan (12÷28oBrix) và CMC bổ sung (0,1÷0,5%). Bố trí thí nghiệm tương tự như ở mục 2.2.1. Mỗi mẫu thí nghiệm 15 lít dịch trích thuốc dòi với điều kiện trích ly tối ưu ở nghiên cứu 2.2.1. Tiến hành 7 cô đặc ở độ chân không 600 mmHg trong thời gian 40 phút. Các chỉ tiêu cảm quan và hóa lý của sản phẩm được xác định. 2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình cô đặc chân không đến giá trị cảm quan và hàm lượng các hợp chất sinh học Trong quá trình cô đặc chân không, áp suất và thời gian cô đặc là hai thông số có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Vì thế, thí nghiệm được bố trí với hai nhân tố gồm: Độ chân không (550, 600, 650 mmHg) và thời gian cô đặc (30, 35, 40 phút). Sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng để bố trí và tối ưu hóa các biến. Mỗi nhân tố được khảo sát với 3 mức độ (-1, 0, +1). Thí nghiệm được thiết kế theo kiểu phức hợp trung tâm với mô hình (3-level factorial design: 32). Tổng số mẫu thí nghiệm: 13 mẫu gồm 5 lần lập lại ở điểm tâm. Các bước thực hiện tương tự như mục 2.2.2. 2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của loại gum, tỷ lệ maltodextrin và tỷ lệ gum bổ sung đến các tính chất lý hóa của sản phẩm Quá trình phối chế chất mang như maltodextrin và các loại gum vào dịch trích thuốc dòi trước khi sấy phun có ảnh hưởng rất lớn các đặc tính lý hóa của sản phẩm (như hàm ẩm, kích thước hạt, hàm lượng các hợp chất sinh học). Vì thế các nhân tố được khảo sát gồm loại gum (arabic, xanthan và carrageenan), tỷ lệ maltodextrin bổ sung (5÷15%), tỷ lệ gum bổ sung (0,06÷0,1%). Bố trí thí nghiệm tương tự như mục 2.2.3 cho từng loại gum. Mỗi mẫu thí nghiệm được thực hiện với 1 lít dịch trích thuốc dòi. Tiến hành sấy phun với nhiệt độ 180oC, tốc độ dòng nhập liệu 18 rpm. Các đặc tính hóa lý của bột sấy phun được xác định. 2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun và mức độ dòng nhập liệu đến giá trị cảm quan, chất lượng sản phẩm Trong thí nghiệm này, nhân tố khảo sát trong quá trình sấy gồm nhiệt độ không khí sấy (170÷190oC) và mức độ dòng nhập liệu (16÷20 rpm). Các điều kiện khác của quá trình sấy được cố định. Thí nghiệm được bố trí tương tự như mục 2.2.3. Mỗi mẫu thí nghiệm được thực hiện với 1 lít dịch trích thuốc dòi. Tiến hành sấy phun với 8 nhiệt độ, tốc độ dòng nhập liệu như bố trí. Các đặc tính hóa lý của bột sấy phun được xác định. 2.2.6 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ đường sucrose và acid ascorbic phối trộn đến giá trị cảm quan của sản phẩm Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với hai nhân tố: đường sucrose (10, 15, 20%) và acid ascorbic (0,05; 0,1; 0,15%) với ba lần lặp lại. Bột thuốc dòi thu nhận sau khi sấy phun với các điều kiện tối ưu của mục 2.2.4 và 2.2.5 được phối trộn đường và acid ascorbic như bố trí, sau đó pha trong nước nóng 70oC, thu được dịch trà thuốc dòi. Mức độ chấp nhận và tính chất vật lý của dịch trà được xác định. 2.2.7 Theo dõi sự thay đổi hàm lượng các hợp chất sinh học của sản phẩm cao lỏng và bột hòa tan thưốc dòi trong quá trình bảo quản Cao thuốc dòi được chứa trong keo thủy tinh (250 ml), được bảo quản ở nhiệt độ phòng và ở nhiệt độ lạnh (ngăn mát của tủ lạnh). Đối với bột thuốc dòi được đựng trong hộp nhựa (100g) và bảo quản ở nhiệt độ phòng. Sau mỗi tháng lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm. Nội dung 2.3: Phân tích các đặc tính chức năng và khả năng thương mại hóa của sản phẩm 2.3.1 Xác định khả năng chống oxy hóa của sản phẩm 2.3.2 Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn và tác dụng theo hướng điều trị bệnh đường hô hấp 2.3.3 Bước đầu khảo sát mức độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm 2.3 Phương pháp phân tích Luận án sử dụng phương pháp quang phổ so màu (UV-VIS) để định lượng anthocyanin, flavonoid, polyphenol, tannin, carotenoid và chlorophyll; xác định khả năng chống oxy hóa thông qua phương pháp DPPH, FRAP, AAI; xác định chỉ số hóa nâu không enzyme (NEB); sử dụng kỹ thuật chụp SEM để xác định kích thước hạt bột sấy phun. Sử dụng phương pháp hồi quy logistic, mô tả cho điểm và thang điểm 9 Hedonic để xác định các chỉ tiêu cảm quan. Sử dụng thiết bị Colorimetter để xác định các thông số màu sắc (L, a, b và E) 2.4 Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng để bố trí và tối ưu hóa các thông số thí nghiệm. Kết quả tối ưu của thí nghiệm trước được làm cơ sở cho việc bố trí các thí nghiệm sau. Thí nghiệm được thiết kế theo kiểu phức hợp điểm tâm (Central composite design 23+star) và (3-level factorial design: 32) bằng phần mềm thống kê STATGRAPHIC PLUS XVI. Mức độ phù hợp của mô hình dự đoán được đánh giá thông qua hệ số xác định tương quan R2 và giá trị P của Lack of fit. Phương trình tối ưu hóa bề mặt đáp ứng của các thí nghiệm có dạng chung (phương trình 2.1). jiij k j k ji iiii k iii k io XXXXY  2 1 1 2 11      (2.1) Trong đó: Y - chỉ tiêu cần thu nhận; β0 - hằng số; βi - hệ số tuyến tính; βii - hệ số bình phương; βij - hệ số tương tác; Xi, Xj - các biến khảo sát. Các kết quả thu được trong các thí nghiệm và thử nghiệm được biểu thị bằng số trung bình Mean±SD.Bên cạnh đó, phần mềm Microsoft Excel cũng được sử dụng để tính toán và vẽ các đồ thị; sử dụng phần mềm STATGRAPHIC PLUS XVI phân tích phương sai ANOVA, kiểm tra mức độ khác biệt ý nghĩa của các nghiệm thức thông qua LSD (độ khác biệt nhỏ nhất) với mức độ tin cậy thấp nhất 95%. Giá trị STD được tính theo công thức: Trong đó: n - số lần lặp lại ; Xi - lần phân tích thứ i; X - giá trị trung bình Chương 3: Kết quả và thảo luận 3.1 Ảnh hưởng của quá trình thu hoạch và xử lý sau thu hoạch đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong cây thuốc dòi (2.2) 10 3.1.1 Ảnh hưởng của mùa vụ trồng và thời điểm thu hoạch đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học Kết quả trình bày ở Hình 3.1, 3.2 và 3.3 cho thấy cây thuốc dòi được trồng trong mùa nắng có chứa các hợp chất sinh học cao hơn mùa mưa; các hợp chất có giá trị cao trong giai đoạn 30-60 ngày tuổi, giảm mạnh ở 75 ngày tuổi nhưng sau đó có khuynh hướng tăng nhẹ ở 90 ngày tuổi. Tuy nhiên, năng suất thu hoạch thì ngược lại. Do đó, hiệu quả thu nhận hợp chất sinh học và hoạt động chống oxy hóa cao khi cây thuốc dòi ở giai đoạn 45÷60 ngày tuổi sau khi trồng. 0,93a 1,23b 1,43c 1,47cd 1,54d 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 30 45 60 75 90 N ă n g s u ấ t ( tấ n /1 0 0 0 m 2 ) Thời gian sinh trưởng (ngày) 1,25a 1,38b 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Mùa nắng Mùa mưa N ă n g s u ấ t ( tấ n /1 0 0 0 m 2 ) Mùa vụ trồng (a) (b) Hình 3.1: Năng suất thu hoạch cây thuốc dòi theo thời gian sinh trưởng (a), theo mùa vụ trồng (b) 50,67a 48,05b 44,66c 35,53d 30,55e 10 20 30 40 50 60 70 30 45 60 75 90 H à m lư ợ n g a n th o cy a n in (m g C E /1 0 0g F W ) Thời gian sinh trưởng (ngày) 49,91a 33,87b 0 10 20 30 40 50 60 Mùa nắng Mùa mưa H à m lư ợ n g a n th o cy a n in (m g C E /1 0 0g F W ) Mùa vụ trồng (a) (b) 2,2ab 2,29a 2,11b 1,59d 1,97c 4,51b 4,99a 5,18a 3,98c 4,34b 3,48b 3,97a 3,52b 2,93c 3,55b 0 2 4 6 8 30 45 60 75 90 H à m lư ợ n g h ợ p c h ấ t s in h h ọ c Thời gian sinh trưởng (ngày) Flavonoid (mgQE/g FW) Polyphenol (mgGAE/g FW) Tannin (mgTAE/g FW) 2,20a 5,19a 3,70a 1,86b 4,01b 3,29b 0 2 4 6 8 Flavonoid (mgQE/g FW) Polyphenol (mgGAE/g FW) Tannin (mgTAE/g FW) H à m lư ợ n g h ợ p c h ấ t s in h h ọ c Mùa nắng Mùa mưa (c) (d) Hình 3.2: Hàm lượng anthocyanin (a, b) và flavonoid, polyphenol và tannin (c, d) trung bình theo thời gian sinh trưởng và mùa vụ trồng 11 4,96b 5,67a 5,50a 3,89c 4,95b 2 4 6 8 30 45 60 75 90 C h ỉ s ố c h ố n g o x y h ó a A A I Thời gian sinh trưởng (ngày) 5,48a 4,50b 0 2 4 6 8 Mùa nắng Mùa mưa C h ỉ s ố c h ố n g o x y h ó a A A I Mùa vụ trồng (a) (b) 65,4 72,66 70,54 59,52 67,17 74,12 84,26 83,7 68,21 77,03 40 60 80 100 30 45 60 75 90 H o ạ t đ ộ n g c h ố n g o x y h ó a Thời gian sinh trưởng (ngày) DPPH (%) FRAP (mMFeSO4/g FW) 70,19a 82,36a 63,93b 72,56b 40 60 80 100 DPPH (%) FRAP (mM FeSO4/g FW) H o ạ t đ ộ n g c h ố n g o x y h ó a Mùa nắng Mùa mưa (c) (d) Hình 3.3: Hàm lượng anthocyanin (a, b) và flavonoid, polyphenol và tannin (c, d) trung bình theo thời gian sinh trưởng và mùa vụ trồng 3.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy/phơi và kích thước nguyên liệu đến sự khử nước và các đặc tính chất lượng của cây thuốc dòi Kết quả nghiên cứu được thể hiện ở Hình 3.4, Bảng 3.1 cho thấy khả năng thoát ẩm trong thời gian sấy ban đầu của mẫu cắt khúc (CK) chậm hơn mẫu nguyên cây (NC), tuy nhiên lại nhanh hơn ở giai đoạn sau và đạt hàm ẩm cuối thấp hơn. Khi nâng cao nhiệt độ sấy từ 60-100oC thời gian sấy được rút ngắn từ 720 xuống 230 phút. Hàm lượng các hợp chất sinh học và hoạt động chống oxy hóa bị giảm đi nhiều nhất ở mẫu sấy 70-80oC. Cây thuốc dòi được làm khô ở dạng NC duy trì các hợp chất sinh học, hoạt động chống oxy hóa tốt hơn dạng CK. Ngoài ra, nghiên cứu còn phân tích động học của sự phân hủy nhiệt các hợp chất sinh học, kết quả cho thấy hằng số tốc độ phân hủy (k) các hợp chất sinh học tăng theo nhiệt độ sấy, có sự khác biệt giữa kích thước nguyên liệu đem sấy, năng lượng hoạt hóa (Ea) cho sự phân hủy các hợp chất anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin dao động trong khoảng 28,07÷46,37 kJ/mol và tuân theo mô hình động học bậc nhất trong khoảng khảo sát. Nhiệt độ sấy 60oC hoặc phơi nắng duy trì tốt các đặc tính của nguyên liệu thuốc dòi và được lựa chọn làm thông số cho các nghiên cứu tiếp theo. 12 (a) (b) Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự giảm ẩm của nguyên liệu thuốc dòi trong quá trình sấy ở dạng (a) nguyên cây-NC và (b) cắt khúc-CK Bảng 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ và kích thước nguyên liệu đến hàm lượng các hợp chất sinh học và hoạt động chống oxy hóa của cây thuốc dòi khô Dạng nguyên liệu Anthocyanin (mgCE/100g) Flavonoid (mgQE/g) Polyphenol (mgGAE/g) Tannin (mgTAE/g) Nguyên cây 22,68a 5,30a 10,35a 6,78a Cắt khúc 17,69b 4,91b 9,43b 6,22b Phơi/nhiệt độ sấy (oC) Anthocyanin (mgCE/100g) Flavonoid (mgQE/g) Polyphenol (mgGAE/g) Tannin (mgTAE/g) Phơi nắng 37,54a 5,68a 12,00a 7,10a 60 35,87b 5,83a 11,67a 7,25a 70 22,39c 4,76bc 8,17d 5,86c 80 9,35d 4,52c 8,41d 5,92c 90 8,31e 4,85bc 9,14c 6,15bc 100 7,64e 4,98b 9,97b 6,70ab Dạng nguyên liệu AAI DPPH (%) FRAP (MFeSO4/g) Chlorophyl a (mg/g) Carotenoid (mg/g) Nguyên cây 7,95a 64,89a 85,30a 0,455a 1,714a Cắt khúc 7,31b 62,50b 82,91b 0,429b 1,627b Phơi/nhiệt độ sấy (oC) AAI DPPH (%) FRAP (MFeSO4/g) Chlorophyl (mg/g) Carotenoid (mg/g) Phơi nắng 8,62a 66,37ab 87,31a 0,468a 1,663c 60 8,52a 66,80a 88,35a 0,467a 1,644c 70 6,48c 59,46c 80,97c 0,447b 1,492d 80 6,57c 60,42c 79,73c 0,440b 1,609c 90 7,67b 64,82ab 84,41b 0,428c 1,757b 100 7,93ab 64,31b 83,87b 0,402d 1,859a Ghi chú:Các trung bình nghiệm thức mang các ký tự khác nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê P0,01. 13 3.1.3 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến sự thay đổi hàm lượng các hợp chất sinh học trong nguyên liệu thuốc dòi khô Kết quả trình bày ở Hình 3.5 cho thấy hàm lượng các hợp chất sinh học đều suy giảm sau 12 tháng bảo quản ở điều kiện nhiệt độ phòng. Trong đó, hàm lượng anthocyanin trong các mẫu có sự tổn thất nhiều nhất 68,21÷83,48%; kế đến là tannin 33,88÷64,81%; flavonoid từ 38,04÷56,68% và polyphenol từ 30,42÷55,68%. 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 14 H à m lư ợ n g a n th o cy a n in (m g C E /1 0 0 g ) Thời gian bảo quản (tháng) CK1 CK2 B1 B2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2 4 6 8 10 12 14 H à m lư ợ n g f la v o n o id (m g Q E /g ) Thời gian bảo quản (tháng) CK1 CK2 B1 B2 (a) (b) 0 3 6 9 12 15 18 0 2 4 6 8 10 12 14 H à m lư ợ n g p o ly p h en o l (m g G A E /g ) Thời gian bảo quản (tháng) CK1 CK2 B1 B2 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 12 14 H à m lư ợ n g t a n n in (m g T A E /g ) Thời gian bảo quản (tháng) CK1 CK2 B1 B2 (c) (d) Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn sự tổn thất hàm lượng anthocyanin (a), flavonoid (b), polyphenol (c) và tannin (d) của các mẫu sau 12 tháng bảo quản 3.2 Nghiên cứu chế biến sản phẩm từ cây thuốc dòi 3.2.1 Ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hàm lượng các hợp chất sinh học, độ hấp thu màu Abs và chất khô hòa tan Kết quả nghiên cứu cho thấy các thông số trích ly (nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ nước/thuốc dòi) đều có ảnh hưởng theo mô hình bậc 2 đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học (anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin) trong dịch trích ly thu được. Khi nhiệt độ và thời gian trích ly tăng thì hàm lượng các hợp chất sinh học 14 có khuynh hướng tăng, tuy nhiên tăng tới điểm tối ưu và sau đó có khuynh hướng giảm đi. Trong khi đó, tỷ lệ nước/nguyên liệu trích ly tăng thì hàm lượng các hợp chất sinh học có khuynh hướng tăng và tăng tới điểm tối ưu sau đó cân bằng hoặc giảm nhẹ. Khi nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ nước/thuốc dòi trích ly tăng thì độ hấp thu màu sắc của dịch trích ly và hàm lượng chất khô hòa tan tăng. Qua phân tích ANOVA, cho thấy các mô hình dự đoán các hàm mục tiêu có hệ số xác định tương quan R2 và giá trị P của Lack of fit đều lớn hơn 0,05. Sự tương thích giữa số liệu dự đoán và thực nghiệm cũng rất cao với R20,0981. Kết quả tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng tìm được thông số chung cho quá trình trích ly là 81,17oC, trong 30,10 phút và tỷ lệ nước/thuốc dòi 26,86/1 (v/w) (Hình 3.6). Hình 3.6: Đồ thị contour thể hiện sự tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng theo nhiệt độ và thời gian (a), theo nhiệt độ và tỷ lệ nước/thuốc dòi (b) (trong đó có 1 nhân tố được cố định ở điểm tâm) Các thông số tối ưu tìm được từ mô hình dự đoán được tiến hành kiểm định lại và kết quả cho thấy ở nhiệt độ trích ly 81oC, trong thời gian 30 phút với tỷ lệ nước/thuốc dòi 27/1 (v/w) thì giá trị của các hàm mục tiêu quan trọng như anthocyanin, flavonoid, polyphenol, tannin phân tích/dự đoán lần lượt là 22,46/23,39 mgCE/100g; 566,6/563 mgQE/100g; 904/921 mgGAE/100g; 654/643 mg/100g DM. 3.2.2 Ảnh hưởng của quá trình phối chế chất điều vị và tạo độ nhớt đến hàm lượng các hợp chất sinh học và giá trị cảm quan của sản phẩm Tương tự, nghiên cứu ở mục 3.2.1. Kết quả nghiên cứu này cho thấy các hợp chất sinh học sẽ được duy trì tốt trong sản phẩm khi có sự cân đối giữa hàm lượng chất tạo mạng gel CMC và các chất hỗ trợ như đường sucrose và acid citric. Bên cạnh đó, các hợp chất anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin thường chứa nhiều nhóm -OH phenol trong cấu tạo phân tử do đó có khả năng liên kết (a) (b) 15 với nhau hoặc với các hợp chất như đường để tạo thành dạng glycoside ổn định. Kết quả phân tích thống kê ANOVA cho thấy các mô hình dự đoán cho các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm có hệ số xác định tương quan R2 0,976 và giá trị P cho Lack of fit  0,0717. Kết quả tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng đã tìm được thông số phối chế chung là 0,307% acid citric, 19,437oBrix và 0,281% CMC. Ngoài ra, kết quả phân tích cảm quan bằng phương pháp hồi quy logistic cho thấy sự tương quan giữa tỷ số khả dĩ với hàm lượng acid citric, oBrix và CMC phối chế vào dịch trích với khả năng chấp nhận sản phẩm (tỷ số Odd) cao nhất đạt được là 0,284%, 21,5oBrix và 0,29% lần lượt (Hình 3.7). Kết quả được chọn cho nghiên cứu tiếp theo là 0,29% acid citric, 20oBrix và 0,29% CMC. Hình 3.7: Tương quan giữa tỷ số khả dĩ với oBrix và CMC (a) và acid citric và oBrix (b) của sản phẩm nước thuốc dòi cô đặc, trong đó có một nhân tố được giữ ở điểm tâm 3.2.3 Ảnh hưởng của quá trình cô đặc chân không đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học và giá trị cảm quan của sản phẩm Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng các hợp chất hầu hết đều giảm khi giảm độ chân không từ 650÷550 mmHg, tương ứng với sự gia tăng nhiệt độ cô đặc từ 60÷70oC. Tuy nhiên, thời gian cô đặc có ảnh hưởng theo mô hình bậc hai không rõ ràng lên hàm lượng các hợp chất sinh học. Khi dịch trích thuốc dòi được cô đặc ở độ chân không 550 mmHg (70±2oC), thời gian cô đặc có sự ảnh hưởng đáng kể hơn khi cô đặc ở độ chân không 650 mmHg (60±2oC). Kết quả tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng đã tìm được thông số cô đặc chung là 618,469 mmHg và 32,713 phút, chất khô hòa tan đạt được 45oBrix, duy trì được các hợp chất sinh học cao nhất (Hình 3.8). Tuy nhiên, kết quả ghi nhận cảm quan của 13 mẫu nghiên cứu với điều kiện cô đặc khác nhau thì có 3 mẫu được cho là đạt yêu cầu về độ (a) (b) 16 sánh đặc của sản phẩm cao lỏng (oBrix từ 50÷60) là các mẫu được cô đặc ở 550 mmHg trong 30 phút; 600 mmHg trong 35 phút và 600 mmHg trong 40 phút. Kết quả đánh giá cảm quan (Hình 3.9) cho thấy mẫu được cô đặc ở 600 mmHg trong thời gian 40 phút được yêu thích nhất và chất khô hòa tan cuối đạt được là 60oBrix. Hàm lượng anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin lần lượt là 2,85 mgCE/100g; 3,81 mgQE/g; 8,05 mgGAE/g và 6,12 mgTAE/g DM. 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 3.8: Đồ thị contour thể hiện sự tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng theo áp suất và thời gian cô đặc khác nhau Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn điểm cảm quan trung bình của 3 mẫu được ghi nhận đạt yêu cầu/13 mẫu 3.2.4 Ảnh hưởng của quá trình phối chế chất mang đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong sản phẩm Kết quả nghiên cứu trình bày ở Bảng 3.2 và Hình 3.10 và 3.11 cho thấy khi kết hợp maltodextrin và 3 loại gum (arabic, carrageenan và xanthan) trong quá trình sấy phun dịch trích thuốc dòi, bột sản phẩm thu được có các đặc tính lý hóa như kích thước hạt, chỉ số hóa nâu không enzyme (NEB), hàm ẩm, hoạt độ nước, giá trị màu sắc (L, a, b và E) và hàm lượng các hợp chất sinh học (anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin) khác nhau. Sự kết hợp maltodextrin và arabic được xem là tối ưu nhất. Arabic Carrageenan Xanthan Hình 3.10: Hình chụp SEM của các mẫu bột sấy phun với 3 loại gum khác nhau 17 Bảng 3.2: Hàm lượng các hợp chất sinh học, hoạt động chống oxy hóa và giá trị màu sắc (L, a, b và E) của các mẫu bột sấy phun với 3 loại gum 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 Loại gum L a b E Arabic 78,43±0,189b 7,55±0,065a 6,96±0,180b 18,86±0,580a Carrageenan 79,79±0,085a 6,98±0,040b 7,30±0,080a 17,82±0,157b Xanthan 78,52±0,103b 7,57±0,030a 6,64±0,025c 18,62±0,245a 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 khác nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt ở mức ý nghĩa (P  0,05). 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 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 (a) (b) 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 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 (c) (d) Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt (a), chỉ số hóa nâu NEB (b), hàm ẩm (c) và hoạt độ nước (d) của bột sấy phun với loại gum phối chế khác nhau 18 3.2.5 Ảnh hưởng của điều kiện sấy phun đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong sản phẩm Tốc độ dòng nhập liệu và nhiệt độ là hai nhân tố quan trọng của quá trình sấy phun. Nếu quá trình sấy phun được thực hiện ở tốc độ dòng nhập liệu cao và nhiệt độ thấp, hàm ẩm của bột sản phẩm sẽ cao. Trái lại, nếu quá trình sấy thực hiện ở tốc độ dòng nhập liệu thấp và nhiệt độ cao, chất lượng của bột sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng như là sự hóa nâu sản phẩm, hàm ẩm không giảm nhiều, nhưng các hợp chất sinh học có thể bị phá hủy. Hợp chất sinh học là mục tiêu chính cần giữ tốt trong quá trình sấy phun. Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện sấy phun có ảnh hưởn