Luận án chế biến sản phẩm có hoạt tính sinh học từ trái lê-ki-ma - Nghiên cứu tại Trường Đại học Cần Thơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN SẢN PHẨM CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ TRÁI LÊ-KI-MA (Pouteria campechiana) LUẬN ÁN TIẾN SỸ NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã ngành: 62 54 01 01 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ MSNCS: NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN SẢN PHẨM CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ TRÁI LÊ-KI-MA (Pouteria campechiana) LUẬN ÁN TIẾN SỸ NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã ngành: 62 54 01 01 LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành ngoài sự nỗ lực của bản thân còn nhờ sự hỗ trợ rất lớn từ các đơn vị và cá nhân trong và ngoài Trường Đại học Cần Thơ và Trường Đại học An Giang. Xin trân trọng gửi lời tri ân chân thành và sâu sắc đến những tấm lòng của quý Thầy, Cô, gia đình, người thân cùng bạn bè! Trường Đại học Cần Thơ - nơi gắn liền với bao kỷ niệm tuổi trẻ và hoài bảo, nơi nâng bước tôi từ một sinh viên, học viên cao học đến hiện tại là nghiên cứu sinh. Vì vậy, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông Nghiệp, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Sau đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện chương trình nghiên cứu sinh trong 4 năm qua. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học An Giang, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông Nghiệp & TNTN, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và Bộ phận Thực hành Thí nghiệm - Trường Đại học An Giang đã giúp đỡ, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi được thực hiện chương trình nghiên cứu sinh trong những năm qua.

Tôi xin trân trọng và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô hướng dẫn PGs. trong thời gian qua đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu, chăm bồi kiến thức và hoàn thành luận án. Xin cảm ơn sâu sắc đến PGs. đã hướng dẫn giúp tôi hoàn thành chuyên đề chuyên môn.

Chân thành cảm ơn tập thể quý Thầy/Cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm - Khoa Nông Nghiệp (Trường Đại học Cần Thơ) đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ và động viên tôi hoàn thành luận án này. Kết quả của luận án cũng nhờ vào sự đóng góp không nhỏ của các em sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm (Đại học An Giang) và ngành Công nghệ Hóa học (Đại học Cần Thơ)., luôn nắm chặt tay và giúp anh vượt mọi khó khăn trong cuộc sống, hỗ trợ anh rất nhiều trong nghiên cứu. Xin gửi đến gia đình, các con, anh, chị, em và bạn bè những tình cảm yêu thương về sự giúp đỡ, động viên để tôi có thêm nghị lực hoàn thành luận án. Cuối cùng, xin gửi lòng biết ơn sâu sắc và sự kính yêu vô bờ bến đến Ba, Mẹ tôi, người đã cho tôi hình hài, trái tim và khối óc - người đã nuôi dưỡng và giáo dục tôi bằng tất cả tình yêu thương cho tôi có được cuộc sống ngày hôm nay và luôn là điểm tựa tinh thần cho tôi phấn đấu để vượt qua mọi thử thách! Trân trọng, Trần Xuân Hiển i TÓM TẮT 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÷32oC 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 = 7,32 mg/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 9,59 mgGAE/g; 8,62 mgQE/g, 150,54 µg/g; 68,84 mgTAE/g; khả năng loại gốc tự do DPPH 84,59 % với IC50 = 7,32 mg/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 60 UI/g và dịch quả thủy phân ở điều kiện tối ưu có hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng, carotenoid và tannin tương ứng là 8,73 mgGAE/g; 7,79 mgQE/g; 119,14 µg/g; 53,55 mgTAE/g; khả năng loại gốc tự do DPPH 86,21% với IC50 đạt 7,82 mg/mL.

Dịch trái lê-ki-ma thu được từ quá trình thủy phân được cô đặc bằng phương pháp cô quay chân không (71oC, 51 phút) và sấy phun với nhiệt độ không khí đầu vào 171,5oC, tốc độ dòng nhập liệu 16 rpm và tỷ lệ maltodextrin 17,8%, thu được sản phẩm chính là dịch lê-ki-ma cô quay (có aw 0,801) và bột lê-ki-ma thành phẩm (có aw 0,422). Kết quả đánh giá hoạt tính ii dịch lê-ki-ma cô quay cho thấy hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng, carotenoid và tannin lần lượt là 8,02 mgGAE/g; 7,03 mgQE/g; 101,83 µg/g và 40,89 mgTAE/g; khả năng loại gốc tự do DPPH 79,64% với IC50 = 7,35 mg/mL. Trong khi đó, bột lê-ki-ma sấy phun có khả năng loại gốc tự do DPPH 77,28% với IC50 = 9,48 mg/mL; hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng, carotenoid và tannin lần lượt là 6,93 mgGAE/g; 6,18 mgQE/g, 28,01 mgTAE/g; 92,93 µg/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.

Từ khóa: Trái lê-ki-ma, chống oxy hóa, hoạt tính sinh học, trích ly, thủy phân, tối ưu hóa, sấy phun, cô quay chân không. iii ABSTRACT The study's specific objective was to determine the elements impacting the biological activity of Pouteria campechiana fruit, including harvesting, storage, and deep processing conditions, as a basis for processing bioactive products from P. The thesis's content focuses on the following principal components: (i) Determining the appropriate storage conditions (duration, temperature) for P.campechiana 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 fruit 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 fruit 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 lekima fruit products, aiming to expand and diversify the use of P. The experimental results indicated that after harvest, P.campechiana fruit stored at 30÷32oC 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.campechiana fruit juice 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 P.campechiana extract obtained under optimal conditions contained total polyphenols, total flavonoids, carotenoids and tannins of 9.84 mgTAE/g, respectively; DPPH's ability to neutralize free radicals of 84.

Likewise, the optimal conditions for the preparation of P.campechiana fruit 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 8.55 mgTAE/g, respectively; DPPH's ability to neutralize free radicals of 86.21% with IC50 reaching 7. The juice obtained from hydrolysis was concentrated by a vacuum rotary evaporator (71oC, 51 min) and spray-dried with an inlet air temperature of 171.5oC, an inlet flow rate of 16 rpm, and a maltodextrin ratio 17.8%, the main products were P.campechiana rotary liquid (aw = 0.campechiana powder (aw = 0. The results of evaluating P.campechiana rotary liquid activity demonstrated that the contents of total polyphenols, total iv flavonoids, carotenoids, and tannins were 8.89 mgTAE/g, respectively; DPPH's ability to neutralize free radicals of 79. Meanwhile, spray-dried P.campechiana powder had the ability to remove DPPH free radicals 77.48 mg/mL; total polyphenols, total flavonoids, carotenoids and tannins were 6.

According to the results, the thesis accomplished its objective of optimising processing conditions to assure optimum biological activity of P.campechiana fruit products. The hepatoprotective benefits of 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.campechiana rotary liquid, and spray-dried P.