Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ trích ly thu nhận dầu hạt chè (Camellia sinensis) nhằm ứng dụng trong công nghệ thực..

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ trích ly thu nhận dầu hạt chè (Camellia sinensis) nhằm ứng dụng trong công nghệ thực..

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHAN THỊ PHƯƠNG THẢO NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TRÍCH LY THU NHẬN DẦU HẠT CHÈ (Camellia sinensis) NHẰM ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Ngành : Công nghệ thực phẩm Mã số : 9540101 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội – 2021
2. Công trình được hoàn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Vũ Hồng Sơn 2. GS.TS. Hoàng Đình Hoà Phản biện 1: GS.TS. Phạm Quốc Long Phản biện 2: PGS.TS. Bùi Quang Thuật Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Duy Lâm Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội vào hồi giờ phút, ngày tháng năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu – Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
3. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ở nước ta, chè được trồng với diện tích và sản lượng lớn. Theo Tổng cục thống kê, tính đến hết năm 2019, Việt Nam có diện tích và sản lượng chè đứng thứ 5 nhưng năng suất lại đứng hàng thứ 3 trong tổng số 50 quốc gia sản xuất chè trên thế giới. Đến nay, nước ta có 34 tỉnh, thành phố trồng chè với tổng diện tích 123 nghìn ha chè, năng suất đạt gần 95 tạ/ha, cao hơn năm 2018 là 4,4 tạ/ha, sản lượng đạt 1,02 triệu tấn chè búp tươi. Khối lượng xuất khẩu đạt 136 nghìn tấn, giá trị đạt 235 triệu USD. Những năm qua, chè là cây được sản xuất khá bền vững, góp phần tích cực giảm nghèo cho nhân dân miền núi, đặc biệt ở một số vùng sản xuất chè đặc sản, là cây làm giàu cho nhân dân [2]. Tuy nhiên, ngoài sản phẩm chính của cây chè được chế biến từ lá chè và chồi, còn một lượng không nhỏ hạt chè, phụ phẩm có giá trị của cây chè chưa được quan tâm nghiên cứu khai thác và tận dụng. Hạt chè chứa một lượng đáng kể dầu thực vật (khoảng 14 – 32%). Thành phần của dầu hạt chè gồm các axít béo: oleic 71,82%; palmitic 11,85%; linoleic 9,58%; stearic 4,08%; linolenic 0,62% [4]. Với thành phần chủ yếu là các axit không no omega 3, 6 và 9 nên dầu hạt chè có chất lượng tốt và được đánh giá tương đương với chất lượng dầu ô liu. Hiện tại, ở nước ta hạt chè mới được sử dụng với lượng nhỏ để sản xuất cây giống, lượng lớn hạt còn lại hầu như chưa được sử dụng. Trong khi đó, hạt chè và dầu hạt chè có nhiều công dụng vì có chứa các chất kháng oxy hóa, chất kháng khuẩn, cho nên dầu hạt chè ngoài công dụng làm dầu ăn còn dùng là nguyên liệu trong chế biến dược phẩm và mỹ phẩm [5, 6, 7, 8]. Vì vậy, việc đánh giá chất lượng cũng như hoạt tính sinh học trong hạt và trong dầu hạt chè sẽ làm cơ sở khai thác ứng dụng loại hạt và dầu này trong y học và đời sống nhằm tận dụng nguồn phụ phẩm của ngành sản xuất chè để tạo ra sản phẩm hữu ích, tạo thêm việc làm, tăng thu nhập cho hộ nông dân trồng chè đồng thời nâng cao giá trị kinh tế của cây chè. Trên thế giới, đã có nhiều nghiên cứu tập trung khảo sát về khả năng kháng oxy hoá trong dầu hạt chè ở các giống chè khác nhau. Những nghiên cứu này chỉ ra rằng, cũng giống như lá chè xanh (Camellia sinensis), trong dầu hạt chè có chứa thành phần nhóm chất có hoạt tính sinh học thuộc về nhóm phenolic, trong đó chủ yếu là các hợp chất catechine, β- caroten và vitamin E [9]. Dầu hạt chè có màu vàng, lỏng và trong suốt có thể là do sự hiện diện của nhóm chất màu carotenoit [11]. β-Caroten được coi là một thành phần dinh dưỡng quan trọng và sự có mặt của nó trong các thực phẩm khác nhau về nguồn gốc thực vật, các mô sinh học và các loại thực phẩm là cần thiết, đặc biệt là do vai trò của nó như một chất kháng oxy hoá mạnh mẽ, chất bảo vệ chống lại bệnh ung thư và là tiền thân của vitamin A [12]. Ngoài ra, một số nghiên cứu mới cho thấy dầu hạt chè có độ bền 1
4. oxy hoá cao do có hàm lượng axít béo đa nối đôi linolenic và linoleic thấp, đặc biệt nhờ sự có mặt của polyphenol và vitamin E (các chất kháng oxy hoá) có tác dụng lớn trong việc giúp dầu hạt chè ít bị oxy hóa [10]. Ngày nay, dầu thực vật là thực phẩm không thể thiếu trong các bữa ăn hàng ngày ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Dầu thực vật có thể được chiết xuất từ hạt hay các bộ phận chứa dầu của thực vật, nhưng hạt là nguyên liệu chứa dầu nhiều hơn cả. Từ tiềm năng phát triển đó, rất nhiều hạt chứa dầu được nghiên cứu trên thế giới và sử dụng như: hạt hướng dương, hạt sacha inchi, đậu nành Điểm chung của các loại hạt này là đều có hàm lượng dầu, hàm lượng các axít béo không bão hoà cao, tốt cho sức khoẻ người tiêu dùng [13]. Đặc biệt là hạt sacha inchi, hạt hướng dương không chỉ có hàm lượng lipit cao trong đó chủ yếu là các axít béo không bão hòa như omega 3, omega 6 và omega 9 mà còn chứa một hàm lượng protein không nhỏ với nhiều loại axít amin cần thiết cho cơ thể [14]. Tuy nhiên, độ bền của các loại dầu này rất thấp, dễ bị oxy hóa. Để ổn định chất lượng dầu, người sản xuất cần phải sử dụng các chất bảo quản tổng hợp như BHT, BHA , có thể gây hại sức khỏe người tiêu dùng nếu dùng liên tục trong thời gian dài [15]. Việc sử dụng chất bảo quản không an toàn đã và đang là vấn đề mà cả nhân loại cần giải quyết vì trong một số trường hợp có thể ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người và giá trị kinh tế sản phẩm bị giảm đi đáng kể. Do vậy, những thực phẩm không sử sụng chất bảo quản hoặc chất bảo quản có nguồn gốc tự nhiên luôn là lựa chọn ưu tiên. Từ đó, chúng tôi đã có ý tưởng nghiên cứu phối trộn thêm một lượng nhỏ dầu hạt chè vào một số loại dầu thực vật có chất lượng tốt nhưng lại dễ bị oxy hoá nhằm kéo dài thời gian bảo quản dầu và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Hiện nay, trên thế giới đã có một số nghiên cứu về lĩnh vực này. Năm 2004, Sahari và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm sử dụng dầu hạt chè để tăng thời gian bảo quản dầu hướng dương và dầu ô liu bằng cách phối trộn 5% và 10% dầu hạt chè vào hai loại dầu này rồi bảo quản ở điều kiện nhiệt độ cao (60°C) trong khoảng thời gian 10-15 ngày. Kết quả cho thấy việc bổ sung 5 - 10% dầu hạt chè đã có thể kéo dài đáng kể thời gian bảo quản của dầu hướng dương. Trên cơ sở đánh giá tổng quan các nghiên cứu về thành phần hóa học, giá trị sinh học của dầu hạt chè và sản lượng hạt chè tại Việt Nam như nêu trên, chúng tôi thấy việc nghiên cứu khai thác dầu từ hạt chè là có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Do đó, chúng tôi đề xuất đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ trích ly thu nhận dầu hạt chè (Camellia sinensis) nhằm ứng dụng trong công nghệ thực phẩm”. 2. Đối tượng nghiên cứu Hạt chè của các giống Trung du, Shan, PH1, LDP1 được thu hái từ các vùng trồng: Phú Thọ, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Yên Bái, Lào Cai, Nghệ An, Quảng Trị từ tháng 10-12 năm 2017, 2018. 2
5. 3. Mục tiêu của luận án - Xác định được hàm lượng, thành phần và hoạt tính sinh học của dầu hạt chè của một số giống chè tại một số địa phương khác nhau. - Xây dựng được quy trình công nghệ thu nhận dầu từ hạt chè cho hiệu suất thu nhận dầu cao, đảm bảo chất lượng dùng cho thực phẩm, đồng thời có hoạt tính kháng oxy hoá cao. - Đánh giá được khả năng ứng dụng dầu hạt chè trong công nghệ thực phẩm. 4. Nội dung của luận án Nội dung 1. Khảo sát đặc tính nguyên liệu hạt và dầu hạt chè ở một số giống và vùng trồng chè - Thu thập hạt chè của 4 giống phổ biến: Trung du, Shan, PH1, LDP1 ở các địa phương - Nghiên cứu đặc tính cơ lý và thành phần hóa học của hạt chè - Xác định hàm lượng và chất lượng hóa học của dầu hạt chè của một số giống chè và vùng trồng chè - Đánh giá khả năng kháng oxy hóa thông qua một số chỉ tiêu: polyphenol tổng số, tổng hàm lượng tocopherol, carotenoit và khả năng bắt gốc tự do DPPH có trong các mẫu dầu hạt chè - Nghiên cứu thành phần axít béo có trong dầu hạt chè của một số mẫu dầu hạt chè Kết quả cần đạt được ở nội dung 1: - Thông tin về sản lượng, khả năng thu hái và tính kinh tế của hạt chè nguyên liệu. - Số liệu về hàm lượng, chất lượng (cảm quan, hóa lý) và khả năng kháng oxy hóa của các mẫu dầu hạt chè. Nội dung 2. Nghiên cứu quy trình công nghệ trích ly thu nhận dầu hạt chè - Nghiên cứu lựa chọn dung môi trích ly - Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các tham số công nghệ quy trình trích ly dầu hạt chè. - Tối ưu hóa quá trình thu nhận dầu hạt chè. Kết quả cần đạt được ở nội dung 2: đề xuất được quy trình công nghệ tối ưu thu nhận dầu từ hạt chè cho hiệu suất thu nhận và chất lượng dầu tốt Nội dung 3. Nghiên cứu khả năng ứng dụng dầu hạt chè trong công nghệ thực phẩm - Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng dầu hạt chè như một chất bảo quản dầu thực vật. - Nghiên cứu phát triển sản phẩm dầu thực vật có giá trị dinh dưỡng và độ bền oxy hóa cao trên nền dầu hạt chè. Kết quả cần đạt được ở nội dung 3: Đánh giá tiềm năng sử dụng dầu hạt chè như một chất bảo quản tự nhiên cho dầu thực vật. 3
6. 5. Những đóng góp mới của luận án Các đóng góp mới của luận án như sau: - Luận án là công trình đầu tiên của Việt Nam nghiên cứu đầy đủ về hàm lượng và thành phần các axít béo, các thành phần kháng oxi hoá (catechine, tocopherol, carotenoit ) trong dầu hạt chè của một số giống chè và vùng trồng chè ở Việt Nam. - Luận án đã xây dựng được quy trình công nghệ trích ly dầu từ hạt chè cho hiệu suất thu nhận dầu cao, sản phẩm dầu có chất lượng đảm bảo dùng trong thực phẩm và có hàm lượng các chất kháng oxy hoá cao. - Luận án đã đánh giá được khả năng kháng oxy hoá tự nhiên của dầu hạt chè khi bổ sung dầu hạt chè vào một số loại dầu thực vật, nhằm hạn chế sự oxy hoá dầu trong quá trình bảo quản, thay thế các sản phẩm chất bảo quản tổng hợp. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 6.1. Ý nghĩa khoa học - Các phân tích đánh giá góp phần xây dựng được bộ dữ liệu khoa học tương đối toàn diện về hàm lượng chất béo và thành phần axít béo trong hạt chè của 4 giống chè (Shan, Trung du, PH1, LDP1) được trồng ở các vùng chè lớn ở Việt Nam. Kết quả nghiên cứu là nguồn tư liệu hữu ích cho công tác đào tạo, nghiên cứu và khai thác hạt chè tại các vùng nguyên liệu. - Quy trình công nghệ trích ly dầu hạt chè là cơ sở khoa học cho lĩnh vực khai thác và phát triển cây chè ở Việt Nam - Các đánh giá về khả năng bổ sung dầu hạt chè để bảo quản dầu giá trị cao là nguồn tư liệu hữu ích cho công tác đào tạo, nghiên cứu bảo quản dầu thực vật. - Tổng quan tài liệu, phương pháp nghiên cứu và kết quả nghiên cứu của luận án là nguồn tư liệu có giá trị cho các nhà khoa học và sinh viên tham khảo. 6.2. Ý nghĩa thực tiễn - Các kết quả của luận án về công nghệ thu nhận, chất lượng sản phẩm dầu và khả năng kháng oxy hoá tự nhiên của dầu hạt chè đã chứng minh được giá trị dinh dưỡng và sinh học của dầu hạt chè. Đây là cơ sở cần thiết cho việc xây dựng kế hoạch, chiến lược tận dụng nguồn phụ phẩm của ngành sản xuất chè để tạo ra sản phẩm hữu ích nhằm tăng thêm nguồn thu nhập cho các hộ trồng chè, mang lại lợi ích về kinh tế, xã hội cho đất nước nói chung và đặc biệt cho sự phát triển kinh tế ở vùng núi phía Bắc nói riêng. - Sản phẩm dầu hạt chè là một loại dầu ăn chất lượng cao, góp phần làm phong phú thị trường dầu hạt và phát triển ngành dầu thực vật tại Việt Nam. 7. Cấu trúc của luận án Luận án gồm 140 trang với 42 bảng số liệu, 37 hình sơ đồ với 112 tài liệu tham khảo. Kết cấu của luận án gồm: mở đầu 5 trang, tổng quan 35 trang, nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu 23 trang, kết quả và thảo luận 70 trang, kết luận 2 trang, danh mục công trình công bố 1 trang, tài liệu tham khảo 8 trang, phụ lục 53 trang 4
7. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về cây chè Cây chè được trồng rải rác ở hầu hết các tỉnh trung du và miền núi của Việt Nam, cung cấp việc làm cho hơn 400.000 nông dân, đóng góp lớn vào quá trình phát triển nông thôn và giảm bớt đói nghèo [2]. Với đặc điểm là một nước có nhiều điều kiện thiên nhiên phù hợp cho việc canh tác cây chè, Việt Nam có đa dạng các giống chè, bao gồm nhiều giống chè thuần và nhiều giống chè lai. Dựa vào tính phổ biến, năng suất và khả năng thu thập mẫu, nghiên cứu này lựa chọn quả chè từ 4 giống: Trung du, Shan, PH1, LDP1 được trồng tại 7 tỉnh Phú Thọ, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Yên Bái, Nghệ An, Quảng Trị, Lào Cai là đối tượng nghiên cứu. 1.2. Tổng quan về hạt chè Theo Hiệp hội Chè Việt Nam (VITAS), Việt Nam có rất nhiều cơ hội và thuận lợi để phát triển các sản phẩm từ cây chè. Bên cạnh việc nghiên cứu nâng cao năng suất, cải thiện chất lượng chế biến thì việc đa dạng hóa các sản phẩm từ cây trồng này là một hướng tiếp cận quan trọng giúp tăng thu nhập của người dân. Qua kết quả điều tra cho thấy tại vùng chè thâm canh cao Mộc Châu, Sơn La năng suất hạt chè bình quân 10 tấn/ha thì sản lượng hạt chè thu được hàng năm là 20 nghìn tấn hạt chè. Như vậy, nếu có định hướng thu giữ lại hạt chè cho các mục đích chế biến thì năng suất đạt được có khả năng cao [1, 3]. Phần lớn hạt chè chưa được khai thác sử dụng ngoài mục đích tạo giống chè. Bên cạnh đó, cho đến nay, chưa có đề tài nào tiến hành nghiên cứu tổng thể về quy trình khai thác hạt dầu và các hướng ứng dụng của nó nhằm mục đích tận thu được nguồn nguyên liệu hạt chè có giá trị. 1.3. Dầu hạt chè Trong hạt chè có một lượng dầu nhất định, chiến khoảng 14-32% tuỳ giống và địa điểm trồng trọt [9, 21, 22]. Dầu ở trạng thái lỏng có màu vàng sáng, mùi thơm nhẹ đặc trưng của hạt chè. Trong dầu hạt chè có khoảng 75,89% axít béo chưa bão hoà (axít oleic, axít linoleic, axít linolenic ) [2]. Tổng quan về các nghiên cứu về dầu hạt chè trên thế giới cho thấy, dầu hạt chè có các thành phần hóa học có giá trị như vitamin E, polyphenolvà carotenoid cao. Thông tin này có giá trị cho định hướng nghiên cứu và khai thác dầu hạt chè tại Việt Nam nhằm nâng cao giá trị của cây chè và tạo ra sản phẩm cho giá trị sinh học, dinh dưỡng cho người tiêu dùng 1.4. Các phương pháp thu nhận dầu Tính tới nay ở Việt Nam cũng như trên thế giới đã nghiên cứu nhiều phương pháp, kỹ thuật tách chiết dầu hạt chè cho hiệu suất thu hồi và độ tinh sạch khác nhau. Tuy nhiên, với mục đích không chỉ chiết xuất dầu với hiệu suất thu hồi cao, mà còn mong muốn tách 5
8. chiết được nhiều thành phần kháng oxy hoá từ trong hạt vào trong dầu; mặt khác để phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm, kinh tế ở Việt Nam, luận án tiến hành nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ trích ly (bao gồm lựa chọn dung môi và các yếu tố công nghệ phù hợp) để trích ly dầu hạt chè cho hiệu suất và khả năng kháng oxy hoá cao. 1.5. Quá trình oxy hóa dầu Dầu thực vật là đối tượng rất dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố tự thân và ngoại cảnh làm thúc đẩy nhanh quá trình oxy hoá, dẫn đến biến đổi nhiều về chất lượng cảm quan, chất lượng hoá lý trong quá trình bảo quản. Vì vậy, trong công nghiệp 1.6. Các chất bảo quản sử dụng trong bảo quản dầu thực phẩm, nhà sản xuất thường sử dụng các chất chống oxy hoá tự nhiên hoặc tổng hợp để ngăn chặn quá trình oxy hoá này, kéo dài thời gian bảo quản và ổn định chất lượng của dầu thương mại. CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị 2.1.1. Nguyên liệu Quả chè các giống Trung du, Shan, PH1, LDP1 được thu mua tại các vùng trồng chè (Phú Thọ, Thái Nguyên, Tuyên Quang, Yên Bái, Nghệ An, Quảng Trị) vào tháng 10- 12 trong các năm 2017, 2018. Hạt chè sau khi tách vỏ được sấy khô đến độ ẩm 8 - 10%, đóng gói chân không và bảo quản ở nhiệt độ - 20°C đến khi sử dụng cho các nghiên cứu của đề tài (không quá 10 tháng). 2.1.2. Hóa chất sử dụng 2.1.3. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm Thiết bị cô quay chân không Buchi (Thụy Sỹ) R220, dung tích bình cất 20L; Thiết bị cô quay chân không Buchi (Thụy Sỹ) R143, dung tích bình cất 02L; Máy cô mẫu chân không Centrivap, Laconco, Mỹ; Máy nghiền mẫu khô ZM200, Restsch, Anh; Cân phân tích Adventurer, USA; Cân kỹ thuật SPS602, Ohaus, Trung Quốc; Máy vortex MS 3 basic, IKA; Máy li tâm lạnh 24 chỗ Mikro 220R (Hettich zentrifugen, Đức); Tủ lạnh -200C, Sanaky, Nhật Bản; Tủ ấm có lắc LSI-3016R, Labtech, Hàn Quốc; JSSI-200CL; Tủ sấy UNE500, Memmert, Đức; Tủ lạnh sâu -86, Thermo, Đức; Bộ phân tích đạm tự động TT625, Genhardt, Đức; Bộ Soxhlet EV6A11/16, Genhardt, Đức; Bể siêu âm S100H, Elmasonic, Đức; Máy siêu lọc (Synergy, Pháp); Hệ thống HPLC Agilent (Đức); Máy so màu UV-VIS 1800, Shimadzu, Nhật Bản. 6
9. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp công nghệ Hạt chè Sấy khô ở 55-60OC đến độ ẩm 8 – 10% Tách vỏ Vỏ hạt Nghiền Dung môi Trích ly Lắng Lọc Bã Cô đuổi dung môi ở nhiệt độ 40 ± 0,50C Dung môi thu hồi Tách sáp Dầu hạt chè Hình 2.3. Sơ đồ chung quy trình trích ly dầu của luận án 7
10. 2.2.2. Phương pháp bố trí thí ngiệm 2.2.2.1. Bố trí thí nghiệm lựa chọn nguyên liệu hạt chè phù hợp Mười lăm mẫu hạt chè được thu thập và tiến hành phân tích tỷ lệ thu hồi nhân tươi/ quả tươi, nhân khô/ hạt tươi, nhân khô/ hạt khô, hàm lượng lipit, hàm lượng tro, hàm lượng protein của các mẫu hạt. Bảng 2.1. Địa điểm/giống thu thập nguyên liệu hạt chè Giống Tỉnh Phú Thọ Tuyên Quang Thái Nguyên Trung du Yên Bái Nghệ An Quảng Trị Yên Bái Shan Tuyên Quang Lào Cai Phú Thọ Tuyên Quang PH1 Nghệ An Quảng Trị Phú Thọ LDP1 Thái Nguyên 2.2.2.2. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các loại dung môi/hệ dung môi đến chất lượng dầu hạt chè Yếu tố thí nghiệm: Nguyên liệu hạt chè đã lựa chọn ở thí nghiệm trên được trích ly theo quy trình trích ly trình bày ở hình 2.3 bằng 10 dung môi/hệ dung môi: DCM, EtOAc, EtOH, Hexane, EtOH:DCM v/v 1:1, EtOH:DCM v/v 3:1, EtOH:DCM v/v 1:3, EtOH:EtOAc v/v 1:1, EtOH:EtOAc v/v 3:1, EtOH:EtOAc v/v 1:3. Yếu tố phi thí nghiệm: kích thước bột hạt chè, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, thời gian trích ly, nhiệt độ trích ly, tốc độ lắc, số lần trích ly. Chỉ tiêu phân tích: Dầu hạt chè sau khi trích ly được đánh giá lựa thông qua các chỉ tiêu: hàm lượng dầu, các chỉ tiêu hoá lý (PV, AV, IV, SV) các chỉ tiêu đánh giá khả năng kháng oxy hoá của dầu (TPC, carotenoid, tocopherol, IC50) và thành phần axít béo của dầu để chọn ra dung môi phù hợp nhất cho nghiên cứu. 8
11. 2.2.2.3. Bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố công nghệ đến hiệu suất và chất lượng dầu hạt chè Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến hiệu suất và chất lượng dầu hạt chè Yếu tố Kích Tỷ lệ Thời Nhiệt Số lần khảo sát thước dung Tốc độ lắc gian độ trích trích ly Nội dung NL môi/NL (vòng/phút) trích ly ly (0C) (lần) nghiên cứu (mm) (ml/g) (giờ) Nội dung 1: đánh giá 0,25; ảnh hưởng của kích 0,5; 1; 10/1 200 35 7 1 thước NL đến TSO 1,5; 2 6/1; Nội dung 2: đánh giá 8/1; ảnh hưởng của tỷ lệ 0,5 200 35 7 1 10/1; DM/NL đến TSO 12/1 Nội dung 3: đánh giá 0, 50, 100, ảnh hưởng của tốc độ 0,5 10/1 150, 200, 35 7 1 lắc đến TSO 250 25; 30; Nội dung 4: đánh giá 35; 40; ảnh hưởng của nhiệt 0,5 10/1 200 7 1 45; 50; độ trích ly đến TSO 55; 60 Nội dung 5: đánh giá 5, 7, 9, ảnh hưởng của thời 0,5 10/1 200 35 1 11 gian trích ly đến TSO Nội dung 6: đánh giá ảnh hưởng của số lần 0,5 10/1 200 35 7 1, 2, 3 trích ly đến TSO - Việc lựa chọn các giá trị thích hợp của các yếu tố công nghệ trong quy trình trích ly dầu hạt chè dựa vào hàm lượng dầu, các chỉ tiêu hoá lý (PV, AV, IV, SV) và các chỉ tiêu đánh giá khả năng kháng oxy hoá của dầu (TPC, carotenoit, tocopherol, IC50) 2.2.2.4. Tối ưu hóa các thông số quy trình trích ly Qua kết quả khảo sát đơn yếu tố ở phần 2.2.3.3, lựa chọn 3 yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến chất lượng TSO, dùng quy hoạch thực nghiệm theo mô hình Box-Benhken, tiến hành 15 công thức thí nghiệm với 3 mức khảo sát (=, -, 0), trong đó có 3 thí nghiệm tại tâm. Lựa chọn 4 mục tiêu đầu ra của mô hình là: hiệu suất thu nhận dầu (Y1), chỉ số IC50 (Y2), tổng polyphenol (Y3) và tổng hàm lượng carotenoid (Y4) của dầu. Thông qua việc thực hiện mô hình tối ưu, lựa chọn được quy trình trích ly dầu hạt cho cho hiệu suất trích ly cao và khả năng kháng oxy hoá tốt. Đánh giá độ bền oxy hóa của dầu hạt chè TSO được bảo quản trong điều kiện 60˚C trong tủ nuôi không thông khí, không có 9
12. ánh sáng trong 12 ngày, mở nắp ống. Các chỉ tiêu theo dõi được xác định ở các thời điểm 0, 3, 6, 9 và 12 ngày bảo quản. Dầu sẽ được bảo quản ở -80°C cho đến khi phân tích. Các chỉ tiêu theo dõi chất lượng dầu là: trị số peroxit và chỉ số para-anisidine, giá trị totox, các chỉ số này trên mỗi mẫu dầu được phân tích lặp lại 3 lần. 2.2.2.5. Đánh giá khả năng ứng dụng dầu hạt chè làm chất bảo quản tự nhiên trong bảo quản một số loại dầu chất lượng cao Các loại dầu thực vật được sử dụng để đánh giá tốc độ oxy hoá khi bổ sung các chất chống oxy hoá và dầu hạt chè: Dầu hạt cải – RSO Dầu lạc – PNO Dầu hướng dương – SFO Dầu đậu nành – SBO Dầu óc chó – WNO Dầu hạt lanh – LSO Bảng 2.3. Bố trí thí nghiệm đánh giá khả khả năng ứng dụng dầu hạt chè làm chất bảo quản tự nhiên trong bảo quản một số loại dầu chất lượng cao Điều kiện thí Các chỉ tiêu phân Công thức Bổ sung nghiệm tích Đối chứng - CT0.0 0 (đối chứng) - Trị số PV, para- CT1 150ppm BHA + 50ppm BHT Nhiệt độ: 60 oC anisidine, Totox CT2 300ppm D – α tocopherol Thời gian: 12 ngày - Hàm lượng CT3 3% TSO Ngày theo dõi: 0, polyphenol, 3, 6, 9, 12 tocopherol, CT4 6% TSO carotenoid Bảng 2.4. Bố trí thí nghiệm đánh giá khả khả năng bảo quản dầu hạt lanh (LSO) khi phối trộn với dầu hạt chè và so sánh với một số chất bảo quản tự nhiên Điều kiện thí Các chỉ tiêu Công thức Bổ sung nghiệm phân tích 0 (đối chứng) Chiết xuất từ lá chè GTE (1000ppm) Nhiệt độ: 60oC Trị số PV, α-tocopherol (200 ppm) Thời gian: 6 ngày Dầu hạt lanh (LSO) para-anisidine, Lycopene (100 ppm) Ngày theo dõi: 0, 5% TSO 3, 6 10% TSO 15% TSO 2.2.3. Các phương pháp phân tích 2.2.3.1. Xác định độ ẩm nguyên liệu và dầu theo TCVN 6120:2007 [83] 2.2.3.2. Xác định hàm lượng dầu theo AOCS Af 3-54 [84] 2.2.3.3. Đánh giá cảm quan dầu theo TCVN 2627:1993 [85] 2.2.3.4. Xác định trị số axít theo AOCS Official Method Cd 3d-63, [86] 2.2.3.5. Xác định trị số peroxit theo IUPAC method 2.501 (Paquot, 1979) [87] 10
13. 2.2.3.6. Xác định trị số xà phòng hóa theo AOCS method Cd 3-25) [88] 2.2.3.7. Xác định trị số iốt theo AOCS method Cd 1-25) [89] 2.2.3.8. Phân tích thành phần các axít béo theo AOCS Ce1-62, 2002) [90] 2.2.3.9. Xác định thành phần polyphenol tổng số theo Phương pháp Folin- Ciocalteu, [91] 2.2.3.10. Xác định khả năng kháng oxy hóa [92] 2.2.3.11. Xác định tổng hàm lượng Carotenoit [93] 2.2.3.12. Xác định hàm lượng Tocopherol theo AOAC Official Method 992.03 [94] 2.2.3.13. Xác định trị số Dienses và Triense theo IUPAC method 2.501 (Paquot, 1979), [87] 2.2.3.14. Xác định trị số Para-anisidine (p-aV) theo TCVN 9670:2013 [95] 2.2.3.15. Xác định giá trị Totox theo TCVN 9670:2013 [96] 2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu Các số liệu phân tích là trung bình của 3 lần lặp lại (n=3) được xử lý bằng phần mềm Excel 2010. Sử dụng hai phương pháp biểu diễn số liệu trên phần mềm XLSTAT 2014: Phép phân tích thành phần chính (Principal Components Analysis - PCA) và Phân tích theo nhóm thứ bậc (Hierarchical cluser analysis-HCA) Nội dung tối ưu hóa các thông số thí nghiệm được thực hiện trên phần mềm Design- Expert 7.1. CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát nguyên liệu hạt chè 3.1.2. Đánh giá chất lượng dầu hạt chè ở các giống, địa phương Biplot (axes F1 and F2: 82.64 %) 5 SV (mgKOH/g) 4 3 PV (Meq/kg) Tuyen Quang-PH1 Carotenoit (mg/kg) 2 AV (mgKOH/g) Lao Cai-Sh 1 Tuyen Quang-Sh Quang Tri-PH1 Nghe An -TD F2 (15.65 %) (15.65 F2 Nghe An-PH1 Phu Tho-PH1 0 Tuyen Quang-TD Phu Tho-LDP1 TPC (mgGAE/g) Thai Nguyen-LDP1 Quang Tri-TD Yen Bai-Sh -1 Phu Tho-TD IC50 (mg/ml) Yen Bai -TD IV (gI2/100g) Thai Nguyên-TD -2 -3 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 F1 (66.99 %) Hình 3.3. Kết quả đánh giá chất lượng dầu hạt chè ở các giống địa phương theo phương pháp PCA 11
14. Từ kết quả phân tích về chất lượng cơ lý, hóa lý của hạt, khả năng kháng oxy hóa và thành phần axít béo của dầu cho thấy nguyên liệu hạt chè từ giống Shan có chất lượng và có khả năng thu nhận dầu có chất lượng tốt. Tuy nhiên nhược điểm của giống Shan là có vỏ quả dày nên tỷ lệ thu nhân hạt thấp. Bên cạnh đó, Shan là giống chè lâu năm chủ yếu có trên các vùng núi cao, quả mọc trên thân cây cao dẫn đến khó khăn trong khâu thu hoạch hạt. Trong khi đó giống chè Trung du được trồng phổ biến rộng rãi, có diện tích trồng chè lớn nhất cả nước, có lượng hạt chè lớn dễ dàng cho việc thu thập hạt chè, đặc biệt là vùng núi phía Bắc. Đồng thời chất lượng dầu thu được từ hạt chè giống Trung du trồng tại Phú Thọ tương đồng và không chênh lệch nhiều so với giống Shan. Vì vậy, lựa chọn hạt chè giống Trung du sẽ phù hợp và được lựa chọn cho các nội dung nghiên cứu tiếp theo của luận án. 3.2. Đánh giá ảnh hưởng của dung môi trích ly đến chất lượng dầu 3.2.1. Ảnh hưởng của dung môi trích ly tới hàm lượng dầu và chất lượng hóa học của dầu hạt chè Biplot (axes F1 and F2: 55.89 %) 4 3 Tổng carotenoit (mg/kg) MUFA EtOH:EtOAc v/v 3:1 2 DCM EtOH 1 EtOH:DCM v/v 1:3 Hàm lượng dầu (%) EtOH:DCM v/v 1:1 SV (mg/g) TPC (mgGAE/gck) 0 EtOH:EtOAc v/v 1:3 Tổng tocopherol (mg/kg) PV (Meq/kg) F2 (22.40 %) (22.40 F2 SFA -1 IC50 (mg/ml) EtOH:EtOAc v/v 1:1 EtOH:DCM v/v 3:1 Hexane -2 IV(I2/100g) AV (mgKOH/g) PUFA EtOAc -3 -4 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 F1 (33.49 %) Hình 3.5. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của các dung môi tới chất lượng TSO theo phương pháp PCA Xét về cả hiệu suất và chất lượng hóa lý cũng như khả năng kháng oxy hóa, thành phần axít béo của dầu hạt chè thu nhận bởi các dung môi khác nhau chúng tôi nhận thấy dầu hạt chè trích ly bằng hệ dung môi EtOH: EtOAc v/v 3:1 là phù hợp với mong muốn bởi: hiệu suất trích ly đạt 18,76% không thấp hơn nhiều so với dung môi hexane đạt 19,06%; hơn nữa trị số axít, trị số peroxit thấp, hàm lượng các chất chống oxy hóa cao, khả năng bắt gốc tự do tốt hơn so với dầu trích ly bằng các dung môi khác. Do đó chúng tôi lựa chọn hệ dung môi này cho quá trình trích ly thu nhận dầu hạt chè trong nghiên cứu của mình. 12
15. 3.3. Nghiên cứu công nghệ khai thác dầu từ hạt chè 3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ tới quá trình trích ly dầu hạt chè a. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hiệu suất trích ly và chất lượng dầu hạt chè Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hiệu suất trích ly và chất lượng dầu hạt chè Tổng Nhiệt AV IV TPC Tocopherol Catechin Hiệu suất (%) PV (meq/kg) SV (mg KOH/g) IC (mg/ml) Carotenoit độ (oC) (mgKOH/g) (gI /100g) (mgGAE/gCK) 50 (mg/kg) (mg/gCK) 2 (mg/kg) 25 76,03 ± 0,05e 1,80 ± 0,01a 4,30 ± 0,10a 75,57 ± 0,93c 151,14 ± 9,68d 2,36 ± 0,01d 88,53 ± 0,05e 49,31 ± 1,31c 572,1±0,65a 0,0158 30 82,91 ± 0,05d 2,11 ± 0,04a 4,37 ± 0,16a 85,88 ± 3,68b 170,93 ± 2,83c 3,32 ± 0,01d 81,39 ± 0,01d 57,43 ± 2,53c 634,1±0,67b 0,0169 35 87,79 ± 0,07c 2,67 ± 0,23a 4,54 ± 0,59a 100,62 ±1,34a 202,23 ± 5,95a 4,31 ± 0,26a 62,84 ± 0,23a 87,20 ± 0,62a 686,8±0,95c 0,0180 40 89,7 ± 0,53b 3,02 ± 0,09a 5,07 ± 0,12ab 98,08 ± 1,05a 211,82 ± 2,41a 4,45 ± 0,01a 62,78 ± 0,27a 89,63 ± 1,38a 703,6±0,58d 0,0185 45 90,15 ± 0,1ab 5,27 ± 0,19b 5,78 ± 0,29bc 86,84 ± 1,79b 207,22 ± 2,04a 3,85 ± 0,02b 71,48 ± 1,37b 79,97 ± 5,89ab 706,2±0,70e 0,0183 50 90,38 ± 0,05a 6,16 ± 0,40b 6,29 ± 0,3c 74,37 ± 2,29c 186,45 ± 4,65b 2,30 ± 0,02d 72,85 ± 0,01b 74,87 ± 7,13b 711,1±0,74f 0.0179 55 90,73 ± 0,05a 7,53 ± 1,17c 9,38 ± 0,20d 66,98 ± 0,62d 166,92 ± 2,44c 1,74 ± 0,02e 77,79 ± 0,06c 74,27 ± 2,34b 720,1±0,91g 0.0171 (Ghi chú: các số liệu theo cột có các chữ ở mũ khác nhau là có giá trị khác biệt ở mức ý nghĩa α = 5%, số liệu thể hiện là trung bình 3 lần lặp lại ± Sd) b) Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến hiệu suất trích ly và chất lượng dầu hạt chè Bảng 3.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến hiệu suất trích ly và chất lượng dầu hạt chè Tỉ lệ dung Tổng Hiệu suất AV IV TPC Tocopherol Catechin môi/nguyên PV (meq/kg) SV (mg KOH/g) IC (mg/ml) Carotenoit (%) (mgKOH/g) (gI /100g) (mgGAE/ gCK) 50 (mg/kg) (mg/gCK) liệu 2 (mg/kg) 6/1 70,06 ± 1,41b 2,26 ± 0,14a 5,98 ± 0,36b 90,95 ± 3,84a 187,12 ± 7,91a 3,32 ± 0,01c 67,46 ± 0,62c 69,52 ± 0,5c 637,1±0,45d 0,0150 8/1 73,70 ± 3,14b 2,51 ± 0,19a 5,27 ± 0,30ab 93,18 ± 6,79a 189,1 ± 7,57a 3,65 ± 0,02c 65,25 ± 0,04b 78,72 ± 0,74b 671,2±1,25c 0,0179 10/1 87,76 ± 0,51a 2,67 ± 0,23a 4,54 ± 0,59a 91,86 ± 9,23a 186,42 ± 9,43a 4,31 ± 0,26b 62,69 ± 0,12a 86,26 ± 1,01a 687,0±1,05b 0,0185 12/1 89,77 ± 1,35a 3,41 ± 0,1b 4,57 ± 0,21a 93,62 ± 9,55a 188,84 ± 4,75a 4,91 ± 0,01a 64,34 ± 0,41b 88,56 ± 1,47a 697,2±0,05a 0,0187 (Ghi chú: các số liệu theo cột có các chữ ở mũ khác nhau là có giá trị khác biệt ở mức ý nghĩa α = 5%, số liệu thể hiện là trung bình 3 lần lặp lại ± Sd) c) Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly và chất lượng dầu hạt chè Bảng 3.10. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly và chất lượng dầu hạt chè Thời Hiệu suất (%) AV Tổng IV TPC Tocopherol Catechin gian (mgKOH/g PV (meq/kg) SV (mg KOH/g) IC (mg/ml) Carotenoit (gI /100g) (mgGAE/gck) 50 (mg/kg) (mg/gck) (giờ) dầu) 2 (mg/kg) 5 72,00 ± 2,04b 2,48 ± 0,32a 5,09 ± 0,26b 91,79 ± 5,62a 184,5 ± 9,55a 3,92 ± 0,02c 67,56 ± 0,01c 76,30 ± 2,55b 599,8±0,99c 0,0181 7 87,76 ± 0,51a 2,67± 0,23a 4,54 ± 0,59a 91,86 ± 9,23a 186,42 ± 11,43a 4,31 ± 0,26b 62,69 ± 0,12a 86,26 ± 1,01a 687,0±1,01b 0,0185 9 89,58 ± 1,03a 3,37 ± 0,12b 4,18 ± 0,64a 92,64 ± 6,59a 187,03 ± 5,50a 4,74 ± 0,02a 62,19 ± 0,13a 90,03 ± 1,07a 702,4±1,30a 0,0186 11 90,15 ± 0,78a 3,49 ± 0,12b 4,84 ± 0,51ab 93,37 ± 4,90a 188,37 ± 10,78a 3,91 ± 0,01c 64,78 ± 0,94b 78,72 ± 0,74b 704,2±0,95a 0,0173 (Ghi chú: các số liệu theo cột có các chữ ở mũ khác nhau là có giá trị khác biệt ở mức ý nghĩa α = 5%, số liệu thể hiện là trung bình 3 lần lặp lại ± Sd) 13
16. Dựa vào kết quả các thí nghiệm đơn yếu tố, chúng tôi thấy rằng nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là ba yếu tố ảnh hưởng lớn và cần đánh giá tới hiệu suất và khả năng kháng oxy hóa của dầu hạt chè (các yếu tố khác được cố định như sau: kích thước nguyên liệu 0,5mm, tốc độ lắc 200v/p và số lần trích ly là 2 lần). Chính vì vậy chúng tôi tiến hành tối ưu hóa quy trình thu nhận dầu hạt chè chỉ dựa trên ba yếu tố nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly và tỷ lệ dung môi/nguyên liệu. 3.3.2. Tối ưu hóa quá trình thu nhận dầu hạt chè cho hiệu suất và hoạt tính chống oxy hóa cao Bảng 3.26. Mô hình thí nghiệm quá trình trích ly TSO Biến số 풀 풀 풀 풀 CT ퟒ A B C (%) (mg/ml) (mgGAE/gCK) (mg/g) 1 7 35 10/1 84,98 69,6 5,21 0,1 2 9 35 10/1 85,62 65,36 4,75 0,103 3 7 45 10/1 86,28 63,10 4,76 0,104 4 9 45 10/1 90,35 69,06 5,85 0,106 5 7 40 8/1 81,26 68,69 5,3 0,1 6 9 40 8/1 85,67 69,57 4,58 0,103 7 7 40 12/1 88,49 65,06 5,34 0,106 8 9 40 12/1 89,24 66,68 5,78 0,107 9 8 35 8/1 82,64 68,32 4,15 0,099 10 8 45 8/1 86,64 72,41 4,96 0,104 11 8 35 12/1 87,71 70,60 5,52 0,105 12 8 45 12/1 90,68 62,67 5,12 0,107 13 8 40 10/1 90,99 65,79 5,33 0,109 14 8 40 10/1 90,52 66,65 5,91 0,107 15 8 40 10/1 91,97 64,55 5,55 0,11 3.3.2.1. Xây dựng mô hình hồi quy đa biến của hiệu suất trích ly TSO Hình 3.8. Ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu đến hiệu suất trích ly TSO 14
17. 2 2 2 Y1 = 91,16 + 1,23A+ 1,62B+ 2,49C− 2,55A – 1,8B – 2,44C + 0,86AB− 0,92AC Với Y1 là hiệu suất trích ly TSO. 3.3.2.2. Xây dựng mô hình hồi quy đa biến của hàm chỉ số IC50 Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu đến chỉ số IC50 2 2 푌2 = 65,7 + 0,53 − 0,83 − 1,75 + 1,05 + 1,77 + 2,55 − 3 Với 푌2 là chỉ số IC50 3.3.2.3. Xây dựng mô hình hồi quy đa biến hàm lượng TPC Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu đến hàm lượng TPC 2 2 푌3 = 5,6 + 0,35B – 0,31B - 0,35C + 0,54AB + 0,29AC – 0,3BC Với 푌3 là hàm lượng TPC 3.3.2.4. Xây dựng hàm hồi quy đa biến hàm lượng Carotenoit Hình 3.14. Ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu đến hàm lượng Carotenoit 15
18. −4 −3 −3 −3 2 푌4 = 0,11 + 8,75× 10 A+1,5× 10 B + 2,38× 10 C – 2,33 × 10 A − 2,58× 10−3B2 − 2,33× 10−3C2 Với 푌4 là hàm lượng Carotenoit Hình 3.16. Mức độ đáp ứng sự mong đợi của các thông số công nghệ và các hàm mục tiêu Hình 3.17. Kết quả tối ưu hóa của mô hình 3.3.2.6. Kiểm tra lại kết quả tối ưu hóa Bảng 3.20. Kết quả các chỉ tiêu kháng oxy hóa của dầu theo điều kiện tối ưu Thời Nhiệt Số Tỷ lệ Hiệu suất IC50 TPC Carotenoit gian độ TN DM/NL (%) (mg/ml) (mgGAE/gCK) (mg/g) (giờ) (oC) 1 8 42 11/1 92,08 65,38 5,65 0,101 2 8 42 11/1 92,2 65,29 5,53 0,118 3 8 42 11/1 92,05 65,15 5,46 0,128 Giá trị trung bình 92,11±0,08 65,27±0,12 5,55±0,1 0,12±0,01 Giá trị dự báo 92.12 65.08 5.73 0.11 t 0.09 1.16 1.32 0.48 Giá trị tới hạn tb,α=5%, f=2 4,303 16
19. Quy trình tối ưu trích ly dầu hạt chè Hạt chè Sấy khô ở 55-60oC đến độ ẩm 8-10% Tách vỏ Vỏ hạt Nghiền với kích thước 0,5 mm Dung môi Trích ly nhiệt độ 42 ± EtOH:EtOAC 0,5oC, thời gian: 8h, v:v = 3:1, Tỷ lệ trích ly 2 lần NL/DM = 1/11 Lắng Bã Lọc Cô đuổi dung môi ở nhiệt độ 40 ± 0,5oC Tách sáp Dung môi thu hồi Dầu hạt chè Hình 3.19. Sơ đồ quy trình tối ưu trích ly dầu hạt chè 3.3.3. Phân tích chất lượng dầu hạt chè thu được ở điều kiện trích ly tối ưu 3.3.3.1. Chất lượng cảm quan Dầu hạt chè được đánh giá màu sắc, mùi, độ trong theo TCVN 2627:1993 về đánh giá cảm quan dầu: Dầu có màu sắc đặc trưng là màu vàng rơm, mùi thơm, dầu trong, trạng thái đồng nhất và không xuất hiện vẩn đục hay cặn. 17
20. Hình 3.20. Một số hình ảnh dầu hạt chè 3.3.3.2. Chỉ tiêu chất lượng dầu hạt chè Bảng 3.21. Một số chỉ tiêu chất lượng của dầu hạt chè Tên chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Chỉ tiêu vật lý Hàm lượng Pb ppm 0,56 Hàm lượng As ppm KPH Hàm lượng Cd ppm 0,006 Hàm lượng Hg ppm KPH Chỉ tiêu hóa học Độ ẩm % 0,24 Trị số axít mg KOH/g 1,70 Trị số peroxit Meq/kg 2,31 Trị số iod gI2/100g 92,66 Trị số xà phòng hóa mg KOH/g 185,45 Chỉ tiêu kháng oxy hóa Tổng polyphenol mgGAE/g 5,33 Khả năng kháng oxy hóa (IC ) 50 mg/ml 65,97 Tổng tocopherol mg/g 0,71 Tổng carotenoit mg/g 0,11 Chỉ tiêu vi sinh, an toàn TSVSV hiếu khí CFU/g KPH Coliforms MPN/g KPH E. coli MPN/g KPH Salmonella CFU/25g KPH TSTBNM-M CFU/g KPH Tổng dư lượng thuốc bảo vệ thực vật mg/kg KPH nhóm Clo hữu cơ Dư lượng etyl axetat ppm KPH 18
21. Như đã phân tích ở các phần trước, thành phần axít béo của dầu thực vật nói chung được quan tâm, không chỉ thể hiện mức độ về sự oxy hóa dầu, thành phần axít béo còn cho thấy giá trị dinh dưỡng của dầu. Kết quả về thành phần axít béo của dầu hạt chè được thể hiện ở bảng 3.22. Bảng 3.22. Thành phần axít béo của dầu hạt chè Axít béo Hàm lượng (%) Axít lauric (C12:0) 0,01 Axít myristic (C14:0) 0,12 Axít palmitic (C16:0) 17,20 SFA Axít margaric (C17:0) 0,16 Axít stearic (C18:0) 6,95 Axít arachiric (C20:0) 0,21 Axít lignoceric (C24:0) 0,15 Axít palmitoleic (C16:1) 0,23 MUFA Axít oleic (C18:1) 50,80 Axít ecosenoic (C20:1) 0,79 Axít linoleic (C18:2) 22,68 PUFA Axít linolenic (C18:3) 0,72 Như vậy, dầu hạt chè không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn đối với một loại dầu thực vật (theo quy định của TCVN 7597:2013), mà còn có thành phần các axit béo không no cao hơn so với các dầu thực vật thông thường. 3.4. Nghiên cứu khả năng ứng dụng dầu hạt chè trong công nghệ thực phẩm 3.4.1. Nghiên cứu độ bền oxy hóa của dầu hạt chè CT1 CT2 CT3 CT4 Hình 3.21. Dầu hạt chè qua 3, 6, 9, 12 ngày bảo quản Bảng 3.33. Sự thay đổi các chỉ tiêu của TSO trong quá trình bảo quản Thời gian bảo quản (ngày) Chỉ tiêu 0 3 6 9 12 Peroxit 2,35±0,05a 5,98±0,13b 14,44±0,08c 21,27±0,07d 27,19±0,09e (meq/kg) Dienes (UA/g) 5,98±0,08a 10,55±0,07b 12,68±0,06c 19,48±0,04d 24,19±0,07e Trienes (UA/g) 2,40±0,06a 2,60±0,07b 2,92±0,04c 3,69±0,06d 4,15±0,03e P – av (UA/g) 9,07±0,06a 9,97±0,04b 10,55±0,05c 11,90±0,04d 13,40±0,05e Ghi chú: Số liệu trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau là khác nhau có ý nghĩa ở mức ý nghĩa α = 0,05, số liệu thể hiện là trung bình của ba lần lặp lại ±SD. 19
22. Như vậy với chất lượng hóa học đạt tiêu chuẩn, có các thành phần kháng oxy hóa cao (đã được thể hiện tại bảng 3.21), có độ bền oxy hóa kéo dài, dầu hạt chè hứa hẹn là một sản phẩm dầu ăn cao cấp. 3.4.2. Đánh giá tác dụng bảo quản của dầu hạt chè đối với một số dầu có giá trị 3.4.2.1. Đánh giá sự biến đổi về chất lượng cảm quan Bảng 3.22. Sự thay đổi màu sắc dầu qua quá trình bảo quản Loại dầu Ngày 0 Ngày 12 ` RSO RSO.0 RSO.1 RSO.2 RSO.3 RSO.4 RSO.0 RSO.1 RSO.2 RSO.3 RSO.4 SBO SBO.0 SBO.1 SBO.2 SBO.3 SBO.4 SBO.0 SBO.1 SBO.2 SBO.3 SBO.4 PNO PNO.0 PNO.1 PNO.2 PNO.3 PNO.4 PNO.0 PNO.1 PNO.2 PNO.3 PNO.4 SFO SFO.0 SFO.1 SFO.2 SFO.3 SFO.4 SFO.0 SFO.1 SFO.2 SFO.3 SFO.4 LSO WNO 20
23. 3.4.2.2. Đánh giá sự thay đổi trị số peroxit (PV) Bảng 3.25. Sự biến động PV qua các ngày bảo quản của một số dầu Loại Công Thời gian (ngày) dầu thức 0 3 6 9 12 0 6,47±0,12Aab 22,87±0,12Bd 37,44±1,09Cd 53,58±0,63Dc 69,40±0,20Ec 1 6,62±0,17Ab 19,07±0,12Bc 28,82±0,33Cc 39,41±0,39Db 51,46±0,24Eb RSO 2 6,19±0,07Aa 11,27±0,31Ba 24,50±0,43Cb 30,40±0,40Da 41,05±0,29Ea 3 6,18±0,10Aa 11,92±0,11Bb 23,88±0,07Cb 31,40±0,20Da 40,96±0,48Ea 4 6,29±0,10Aa 11,05±0,30Ba 21,06±0,47Ca 30,80±0,21Da 40,92±0,23Ea 0 6,05±0,05Aa 14,44±0,15Bd 22,73±0,50Ce 34,4±0,35De 42,58±0,40Ee 1 6,23±0,56Aa 10,73±0,12Bc 15,36±0,21Cd 30,4±0,72Dd 35,33±0,12Ed SBO 2 6,16±0,57Aa 8,87±0,13Bb 12,05±0,22Cc 26,32±0,40Dc 31,73±0,12Ec 3 6,23±0,56Aa 8,41±0,18Bab 11,06±0,12Cb 23,75±0,24Db 32,52±0,14Eb 4 6,22±0,04Aa 8,35±0,28Ba 9,73±0,12Ca 15,87±0,12Da 25,93±0,12Ea 0 7,10±0,13Ab 12,17±0,02Bd 17,70±0,13Ce 39,95±0,11De 69,70±0,10Ee 1 7,04±0,03Ab 10,07±0,12Bc 15,40±0,20Cd 33,05±0,14Dd 63,07±0,12Ed PNO 2 7,00±0,01Ab 9,34±0,11Bb 12,05±0,13Cc 27,07±0,12Dc 58,80±0,20Ec 3 6,95±0,14Aab 9,07±0,11Bb 12,73±0,12Cb 28,29±0,10Db 60,40±0,20Eb 4 6,71±0,14Aa 7,95±0,13Ba 10,26±0,11Ca 21,26±0,24Da 55,47±0,23Ea 0 5,45±0,96Aa 27,57±0,76Bd 44,93±0,50Cd 68,19±0,89Dd 92,17±0,39Ee 1 4,87±0,23Aa 12,08±0,20Bbc 17,60±0,35Cb 29,87±0,49Db 41,93±0,12Ed SFO 2 4,52±0,10Aa 11,83±0,11Bab 14,80±0,20Ca 28,55±0,21Db 43,47±0,46Ec 3 4,54±0,15Aa 12,83±0,21Bc 21,40±0,88Cc 33,21±1,26Dc 46,14±0,11Eb 4 4,50±0,18Aa 10,89±0,12Ba 14,13±0,12Ca 26,35±0,33Da 40,59±0,85Ea 0 3,47±0,12Aa 15,00±0,20Bc 47,54±1,19Cd 59,64±0,96Dd 67,24±0,43Ed 1 3,60±0,35Aa 14,67±0,12Bc 38,02±0,75Cbc 48,28±0,80Db 53,25±0,39Eb LSO 2 3,47±0,23Aa 14,93±0,23Bc 40,30±1,35Cc 54,50±0,73Dc 57,48±0,74Ec 3 3,38±0,10Aa 10,40±0,20Bb 36,46±0,66Cb 46,95±0,77Db 52,25±1,03Eb 4 3,20±0,01Aa 8,13±0,31Ba 30,14±0,88Ca 38,69±0,69Da 41,67±1,38Ea 0 6,05±0,05Ab 27,59±0,32Bc 49,39±0,01Cc 75,58±0,59De 82,40±0,01Ee 1 5,46±0,05Aa 21,60±0,63Ba 42,81±1,09Ca 65,10±0,01Db 71,96±0,01Ec WNO 2 6,01±0,11Ab 25,26±0,15Bb 45,79±0,53Cb 68,16±0,21Dd 73,25±0,26Ed 3 6,03±0,16Ab 25,97±0,53Bb 44,40±0,01Cab 67,06±0,01Dc 70,98±0,01Eb 4 5,33±0,31Aa 25,54±0,61Bb 44,41±0,89Cab 61,18±0,01Da 63,85±0,01Ea Chú thích: các giá trị trong cùng 1 hàng có số mũ A,B,C,D.E khác nhau thì khác nhau ở mức ý nghĩa α = 5% Các giá trị trong cùng 1 cột có số mũ a,b,c,d,e khác nhau thì khác nhau trong cùng 1 loại dầu ở mức ý nghĩa α = 5%, số liệu thể hiện là trung bình của ba lần lặp lại ±SD 21
24. 3.4.2.3. Sự thay đổi trị số Para-anisidine (p-aV) Bảng 3.26. Sự biến động p-aV của một số dầu qua các ngày bảo quản Thời gian (ngày) Loại dầu Công thức 0 3 6 9 12 0 7,82± 0,13Aab 12,86±0,02Ad 17,19±0,09Ad 22,42±0,23ABc 32,80±0,17Bc 1 7,75±0,24Ab 10,35±0,11Bc 11,55±0,26Cc 15,86±0,18Db 20,47±0,44Eb RSO 2 7,44±0,01Aa 7,74±0,06Aa 8,56±0,26Bb 9,69±0,42Ca 10,15±0,26Ca 3 8,07±0,09Aa 8,87±0,18Bb 9,66±0,09Cb 10,79±0,01Da 11,79±0,01Ea 4 7,67±0,39Aa 8,32±0,24ABa 8,76±0,25Ba 9,72±0,09Ca 10,85±0,21Da 0 4,9±0,22Aa 8,73±0,25Ad 11,1±0,73ABe 14,53±0,21ABe 18,31±0,54Be 1 4,72±0,42Aa 7,54±0,21Bc 9,8±0,65Cd 13,35±0,09Dd 16,5±0,43Ed SBO 2 4,67±0,93Aa 6,64±1,07Ab 9,12±1,07Bc 9,88±0,42Bc 13,35±0,74Cc 3 4,52±0,10Aa 6,75±0,18Bab 8,63±0,10Cb 9,36±0,15Db 10,72±0,12Eb 4 4,28±0,26Aa 6,30±0,22Ba 7,50±0,66Ca 8,23±0,15Ca 9,53±0,48Da 0 12,62±0,30Ab 15,32±0,01Ad 19,56±0,02ABe 23,51±0,35ABe 30,79±0,52Be 1 11,25±0,04Ab 11,77±0,05Bc 14,11±0,02Cd 17,77±0,02Dd 21,18±0,01Ed PNO 2 10,28±0,03Ab 11,64±0,02Bb 14,32±0,01Cc 17,15±0,01Dc 20,41±0,08Ec 3 10,26±0,16Aab 11,53±0,08Bb 13,82±0,12Cb 17,28±0,13Db 20,59±0,29Eb 4 10,05±0,05Aa 11,28±0,12Ba 12,55±0,16Ca 14,63±0,01Da 19,33±0,08Ea 0 14,21±0,06Aa 19,05±0,13Ad 24,82±0,62ABd 32,06±0,12ABd 38,97±2,83Be 1 14,06±0,32Aa 14,65±0,28Abc 15,97±0,11Bb 21,64±0,51Cb 26,35±0,64Dd SFO 2 13,90±0,10Aa 14,78±0,05Bab 15,49±0,11Ca 17,32±0,17Db 19,55±0,10Ec 3 13,94±0,21Aa 14,80±0,02Bc 16,54±0,25Cc 22,35±0,03Dc 26,78±0,06Eb 4 13,88±0,28Aa 14,17±0,16Aba 14,84±0,62Ba 16,32±0,02Ca 17,92±0,03Da 0 7,17±0,38Aa 18,00±1,75ABc 29,15±0,14BCd 36,67±0,28CDd 42,00±1,81Dd 1 7,20±0,19Aa 14,16±0,51Bc 22,21±1,74Cbc 29,05±0,24Db 34,38±1,44Eb LSO 2 7,05±0,25Aa 15,77±0,62Bc 24,19±0,59Cc 32,01±0,36Dc 36,62±2,51Ec 3 6,68±0,33Aa 13,73±0,85Bb 22,14±0,69Cb 28,98±0,98Db 34,06±3,96Db 4 7,37±0,40Aa 10,32±0,29Aa 17,77±0,13Ba 22,09±0,92Ca 27,93±2,84Da 0 13,68±0,65Ab 25,22±0,13ABc 29,64±0,20ABc 34,25±0,62ABe 39,76±0,92Be 1 12,60±1,07Aa 23,34±0,33Ba 23,18±0,35Ba 26,88±0,88Cb 29,18±0,38Dc WNO 2 13,69±1,15Ab 24,30±0,16Bb 25,30±0,57Bb 30,60±0,45Cd 31,43±0,37Cd 3 13,40±0,54Ab 22,50±1,80Bb 23,65±0,97Bab 27,95±0,04Cc 28,50±0,27Cb 4 12,91±0,24Aa 20,34±1,65Bb 21,36±0,22Bab 25,81±0,09Ca 26,58±0,12Ca Chú thích: các giá trị trong cùng 1 hàng có số mũ A,B,C,D.E khác nhau thì khác nhau ở mức ý nghĩa α = 5% Các giá trị trong cùng 1 cột có số mũ a,b,c,d,e khác nhau thì khác nhau trong cùng 1 loại dầu ở mức ý nghĩa α = 5%, số liệu thể hiện là trung bình của ba lần lặp lại ±Sd 22
25. 3.4.3. Kết quả đánh giá khả năng bảo quản dầu hạt lanh khi phối trộn với dầu hạt chè so sánh với một số chất bảo quản tự nhiên 20.00 15.00 10.00 AV - p 5.00 0.00 ngày ĐC GTE 0Tocopherol Lycopene 3 LSO:5TSO LSO:10TSO6 LSO:15TSO Hình 3.26. Biến đổi trị số PV của dầu hạt lanh khi phối trộn với một số chất kháng oxy hoá tự nhiên trong quá trình bảo quản 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 PV (meq/kg) PV 10.00 0.00 ngày ĐC GTE 0Tocopherol Lycopene 3 LSO:5TSO LSO:10TSO 6 LSO:15TSO Hình 3.27. Biến đổi trị số p-AV của dầu hạt lanh khi phối trộn với một số chất kháng oxy hoá tự nhiên và dầu hạt chè trong quá trình bảo quản Kết quả nghiên cứu cho thấy sau 6 ngày bảo quản ở 60°C, dầu hạt lanh bổ sung bột chiết từ lá chè xanh (GTE) có trị số PV và p-AV thấp hơn 79,6% và 93% so với công thức đối chứng. Tuy nhiên, lycopene và α-tocopherol không có ảnh hưởng đến trị số PV và p- AV của dầu hạt lanh trong quá trình bảo quản. Công thức dầu hạt lanh bổ sung 15% TSO sau 6 ngày ở 60°C, có trị số PV < 15 Meq/Kg (Codex cho dầu ép lạnh hoặc dầu nguyên chất). Sau 6 ngày ở 60°C, mẫu bổ sung 15%, 10% và 5% TSO có trị số PV thấp hơn 74,7%, 67,7% and 38% so với công thức đối chứng Các kết quả nghiên cứu đều khẳng định rõ ràng hiệu quả tích cực của dầu hạt chè trong việc làm chậm quá trình oxy hoá của một số loại dầu thực vật trong quá trình bảo quản, cả về các tính chất cảm quan và hoá lý của dầu. Đây là một minh chứng quan trọng, là cơ sở cho các nghiên cứu sâu hơn và ở quy mô lớn hơn về việc sử dụng dầu hạt chè như một chất kháng oxy hoá tự nhiên trong bảo quản dầu thực vật 23
26. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Qua quá trình nghiên cứu, luận án đã đạt được một số kết quả nổi bật sau: 1. Lần đầu tiên xây dựng được bảng dữ liệu về thành phần cơ lý, thành phần hoá học của 15 mẫu quả chè ở 7 địa phương (Phú Thọ, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Yên Bái, Nghệ An, Quảng Trị, Lào Cai) và 4 giống chè khác nhau (Trung du, Shan, PH1, LDP1) ở Việt Nam. Luận án cũng đã lập được bảng thành phần hoá lý và khả năng kháng oxy hoá của dầu hạt chè ở 15 mẫu trên. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, hạt chè từ giống chè Shan có hàm lượng dầu cao (18,45-20,09%). Hạt chè giống Trung du trồng tại Phú Thọ có hàm lượng dầu khoảng 16,03- 20,05%, có khả năng kháng oxy hoá tốt do có hàm lượng cao thành phần polyphenol tổng số (3,96 mgGAE/g), carotenoit (76,5 mg/kg) và chỉ số IC50 thấp (69,61 mg/ml). Xét về thành phần hóa học, tiềm năng khai thác dầu, xét về tính kinh tế, sự thuận tiện cho việc lấy mẫu phục vụ nghiên cứu, hạt chè giống Trung du trồng tại tỉnh Phú Thọ là nguồn nguyên liệu phù hợp cho nghiên cứu trích ly dầu. 2. Với mục đích thu nhận dầu hạt chè cho cho hiệu suất thu hồi và khả năng kháng oxy hoá cao, luận án đã khảo sát, xây dựng được quy trình trích ly dầu hạt chè tối ưu ở quy mô phòng thí nghiệm với các thông số: kích thước bột hạt chè 0,5mm, trích ly với dung môi EtOH:EtOAc v/v 3:1, tỷ lệ DM/NL là 11/1, trích ly ở nhiệt độ 420C, thời gian trích ly 8h cho 2 lần, mỗi lần 4h. Với các thông số trích ly trên, luận án thu được dầu hạt chè với hiệu suất trích ly đạt 92,11%. Sản phẩm dầu hạt chè đáp ứng đầy đủ yêu cầu về các tính chất cảm quan cũng như các chỉ tiêu PV, AV, IV, xà phòng hoá của dầu thực vật theo TCVN 7597:2013. Bên cạnh đó, tổng hàm lượng các axít béo không bão hoà trong dầu hạt chè đạt 75,22%, trong đó hàm lượng axít oleic là 50,8%, hàm lượng axít linoleic là 22,68%. Trong dầu hạt chè có hàm lượng tổng polyphenol, tổng tocopherol, tổng carotenoit lần lượt là 5,33 mgGAE/g, 0,71mg/g, 0,11 mg/g. Khả năng kháng oxy hoá của dầu hạt chè tốt, thông qua chỉ số IC50 đạt 65,97 mg/ml. 3. Luận án đã chứng minh, ở tỷ lệ bổ sung 3-6% dầu hạt chè cho hiệu quả tương đương với khi bổ sung 200ppm BHA+BHT hoặc 300ppm -tocopherol vào một số loại dầu thực vật (dầu hạt cải, dầu đậu nành, dầu lạc, dầu hướng dương, dầu óc chó, dầu hạt lanh) để làm chậm quá trình oxy hoá dầu trong quá trình bảo quản, từ đó cho thấy tiềm năng lớn trong việc sử dụng dầu hạt chè như một chất bảo quản có nguồn gốc tự nhiên thay thế cho các chất bảo quản tổng hợp trong bảo quản dầu thực vật. KIẾN NGHỊ Kiến nghị một số hướng nghiên cứu trong thời gian tới: 1. Đánh giá ảnh hưởng của thời gian thu hái, độ già nguyên liệu đến chất hàm lượng và chất lượng dầu hạt chè. 2. Mở rộng nghiên cứu trích ly dầu hạt chè có khả năng kháng oxy hoá cao ở quy mô pilot và quy mô công nghiệp 3. Khảo sát đặc tính dầu hạt chè và tiềm năng khai thác dầu ở các vùng trồng chè khác trên cả nước. 4. Mở rộng khả năng ứng dụng dầu hạt chè như một chất chống oxy hoá tự nhiên trong bảo quản một số sản phẩm thực phẩm và ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng, mỹ phẩm, dược phẩm 5. Nghiên cứu đánh giá sự thay đổi về mùi, độ trong, chất lượng hóa học, hàm lượng các hợp chất kháng oxy hóa của dầu hạt chè trong quá trình bảo quản từ 3, 6 đến 12 tháng. 24
27. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1. Phan Thi Phuong Thao, Nguyen Thi Bich Thuy, Vu Hong Son. Effect of extraction solvents on quality of Vietnamese tea (Camellia sinensis O. Kuntze) seed oil. ISSAAS 2019 International Congress & General meeting “Reshaping Agriculture for Sustainable Development”. 18-20/10/2019, Malaysia. 2. Thao Thi Phuong Phan, Thi Thu Hang Tran, Yvan Larondelle, Hoang Dinh Hoa, Vu Hong Son. Potential of tea (Camellia sinensis O. Kuntze) seed oil in enhancing the oxidative stability of vegetable oils. The 5th Conference on Quality Management and Food Safety – QMFS 2019. 15-16/11/2019. Vietnam. HUST 3. Phan Thi Phuong Thao. Potential of tea (Camellia sinensis O. Kuntze) seed oil in vegetable oils oxidative stability. The 3rd China (Guangxi) – ASEAN Conference on Agricultural Science and Technology Cooperation. 18-21/11/2019. Beihai, China. 4. Thao Thi Phuong Phan, Thi Thu Hang Tran, Hoang Dinh Hoa, Vu Hong Son. Effects of process parameters on the extraction efficiency and chemical characteristics of tea seed oil from “Trungdu” tea (Camellia sinensis O. Kuntze) variety. Vietnam Journal of Science and Technology. 2019. 57(3B). VAST. 5. Phan Thị Phương Thảo, Trần Thị Thu Hằng, Giang Trung Khoa, Hoàng Đình Hoà, Vũ Hồng Sơn. Ảnh hưởng của giống và vùng địa lý đến chất lượng hạt chè và dầu hạt chè Camellia sinensis O. Kuntze ở Việt Nam. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tập 62, số 5.5/2020. VJST 6. Phan Thị Phương Thảo, Trần Thị Thu Hằng, Vũ Hồng Sơn. Ảnh hưởng của dầu hạt chè (Camellia sinensis O. Kuntze) và một số chất chống oxy hóa đến sự thay đổi chất lượng của dầu hạt lanh và dầu hạt óc chó trong quá trình bảo quản. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam.VNUA. Số 3/2020. VJAS 7. Phan Thi Phuong Thao, Tran Thi Lan Anh, Vu Hong Son. Optimizing technologycal parameters of oil extracted from Vietnamese tea (Camellia sinensis O.Kuntze) seeds for yield and antioxidant activity using response surface methodology. Tuyển tập Hội thảo “Nghiên cứu và phát triển các sản phẩm tự nhiên lần tứ 7”. NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ. 12/2020. 8. Phan Thị Phương Thảo, Vũ Hồng Sơn. Ảnh hưởng của một số thông số trong quá trình trích ly đến khả năng kháng oxy hóa của dầu hạt chè (Camellia sinensis O. Kuntze). Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tập 63, số 3/2021. VJST 25