TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN NƯỚC GIẢI

KHÁT VÀ RAU QUẢ

Đề tài:

SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG LYCOPEN VÀ BETA

CAROTENE TRONG LỚP VỎ HẠT VÀ TINH DẦU CỦA

TRÁI GẤC TRONG SUỐT THỜI GIAN LƯU TRỮ

GVHD: Ths. Đặng Thị Ngọc Dung

SVTH: Phùng Hùng Mạnh (10116035)

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2012

SỰ THAY ĐỔI HÀM LƯỢNG LYCOPEN VÀ BETA

CAROTENE TRONG LỚP VỎ HẠT VÀ TINH DẦU CỦA

TRÁI GẤC TRONG SUỐT THỜI GIAN LƯU TRỮ

Đặng Thị Tuyết Nhung, Phạm Ngọc Bung, Nguyễn Thu Hà, Thái Khanh Phong

Tóm tắt

Gấc được lựa chọn và lưu trữ ở điều kiện phòng trong 2 tuần để theo dõi sự thay đổi

hàm lượng carotenoid (lycopene và beta carotene) trong lớp vỏ hạt gấc. Hàm lượng

lycopene trong lớp vỏ hạt khoảng 2.378 – 3,728 mg/g trái tươi, còn beta carotene thì dao

động từ 0,257 – 0,379 mg/g trái tươi. Hàm lượng carotenoid vẫn ổn định sau 1 tuần

nhưng giảm mạnh sau 2 tuần lưu trữ. Dầu gấc được chiết xuất từ lớp vỏ hạt có hàm lượng

lycopene và betacarotene tương tự như trong trái tươi ( 2,436 và 2,592 mg/g ). Dầu gấc

được chia làm 3 mẫu, sau đó mỗi mẫu được xử lí bằng những cách riêng biệt: sử dụng

dung dịch butylated hydroxytoluene, chưng cất bằng khí nitơ hay để nguyên, sau đó trữ

trong tối từ 15 -19 tuần dưới những nhiệt độ khác nhau (5oC, 45 oC, 60 oC). Lycopene và

betacarotene trong mẫu đã xử lý sẽ được giảm xuống theo phương trình động học của

phản ứng bậc nhất. Nghiên cứu cho thấy tốc độ tổn thất lycopene và carotene trong mẫu

dầu được xử lý thấp hơn mẫu dầu kiểm soát nhưng nếu dựa theo phương trình động học

của phản ứng bậc nhất thì không phải lúc nào cũng cho ra kết quả như trên. Tuy nhiên, cả

lycopene và beta carotene đều bị phân hủy nhanh chóng trong dầu gấc theo phương trình

động học của phản ứng bậc nhất ở điều kiện nhiệt độ cao (45 và 60OC) bất kể các phương

pháp xử lý được sử dụng.

1. Giới thiệu

Gấc (Momordica cochinchinesis, Spreng) là một loại trái phổ biến ở Việt Nam. Nhiều

phần của trái gấc như hạt, dầu và rễ có thể được sử dụng như một vị thuốc. Ở Việt Nam,

gấc được thu hoạch theo mùa ( từ tháng 10 đến tháng 2 năm sau). Sau khi thu hoạch, gấc

có thể được lưu trữ trong kho khoảng trên 1 tháng trong điều kiện phòng. Lớp vỏ hạt màu

đỏ đậm trong trái gấc hay trái gấc tươi được sử dụng để làm xôi gấc_ một món ăn thông

dụng hàng ngày, đặc biệt là trong các dịp lễ hội. Năm 2003, Vương và King đã tiến hành

nghiên cứu và chỉ ra rằng lớp màng của hạt gấc là một nguồn carotenoid sinh học

(lycopene và betacarotene) vô cùng quý giá. Nhiều công trình nghiên cứu khác cũng đã

cho thấy trong lớp vỏ hạt gấc chứa một hàm lượng lớn lycopene và betacarotene.

Tuy nhiên, có nhiều khác biệt về hàm lượng lycopene và betacarotene trong lớp vỏ

hạt gấc trong những nghiên cứu trước đó. Cả hàm lượng lycopene và betacarotene trong

lớp vỏ hạt gấc dao động từ 0.38 mg/g (lycopene) và 0,08 mg/g (betacarotene) (Aoki et al.,

2002; Vuong, Franke, Custer, & Murphy, 2006) cho đến 3,053 mg/g (lycopene), 0,836

mg/g (betacarotene) (Ishida et al., 2004). Vấn đề này nên được quan tâm, nhất là đối với

những nghiên cứu được tiến hành bằng những trái gấc đông lạnh và lượng mẫu nhỏ (2 – 5

trái). Tuy nhiên, không có thông tin nào cho thấy mức độ chín của gấc là một trong

những nguyên nhân gây ra sự khác biệt về hàm lượng carotenoid trong những nghiên cứu

trước.

Ngày nay, nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng việc tiêu thụ lycopene và betacarotene có thể

phòng tránh được nhiều bệnh về mắt, tim và thậm chí là ung thư. Vì vậy, trên thị trường

xuất hiện nhiều loại sản phẩm từ gấc như: viên nang dầu gấc, dầu gấc trong ethanol…

Dầu gấc được chiết xuất một cách dễ dàng từ lớp vỏ hạt gấc và chứa hàm lượng

carotenoid cao. Nó được xem như một nguồn lycopene thương mại tiềm năng. Thế

nhưng loại dầu này rất dễ bị oxy hóa, có thể dẫn đến tổn thất hàm lượng carotenoid và

làm giảm chất lượng của dầu. Tuy nhiên, hiện nay có rất ít thông tin về quá trình tổn thất

lycopene và betacarotene trong lưu trữ dầu gấc được công bố.

Vì vậy, đối tượng của công trình nghiên cứu này là: đánh giá sự ảnh hưởng của sự lưu

trữ đến chất lượng của lycopene và betacarotene trong lớp vỏ hạt gấc; nghiên cứu sự tổn

thất về mặt động lực học của lycopene và betacarotene trong dầu gấc dưới những điều

kiện lưu trữ khác nhau (nhiệt độ, điều kiện cho quá trình oxy hóa).

2. Nguyên vật liệu và phương pháp

2.1 Lựa chọn và phân loại gấc

Gấc được thu hoạch ở huyện Thanh Hà (Hải Dương, Việt Nam) vào tháng 11 năm

2008 và được vận chuyển về phòng thí nghiệm trong vòng 24h. Những trái chín và có

kích thước tương tự nhau được lựa chọn và dựa theo mức độ chín, gấc được chia làm 3

nhóm (xanh, chín trung bình, chín hoàn toàn). Những trái chưa chín thì có vỏ ngoài xanh

hoàn toàn. Những trái có mức độ chín trung bình thì màu đỏ che phủ khoảng 1/3 đến 2/3

lớp vỏ. Còn những trái chín hoàn toàn thì trên 2/3 diện tích vỏ trái là màu đỏ. Khối lượng,

kích thước, số lượng hạt và khối lượng hạt được ghi chép lại cho tất cả các mẫu gấc.

2.2 Sự thay đổi hàm lượng carotenoid trong gấc trong suốt thời gian lưu trữ

15 trái gấc trong mỗi nhóm gấc chín được sử dụng cho thí nghiệm này. Gấc được lưu

trữ ở điều kiện phòng trong vòng 2 tuần. Tại những khoảng thời gian khác nhau (ngay

sau khi thu hoạch, 1 tuần và 2 tuần sau khi lưu trữ (WAS), 5 trái trong mỗi nhóm được

cắt ra, loại bỏ những hạt vỡ, vụn. Chọn ngẫu nhiên 2 mẫu để lấy lớp vỏ hạt gấc (nhằm

ước tính sự biến đổi diễn ra bên trong trái) và gửi đi xác định hàm lượng lycopene và

betacarotene

2.3 Phương pháp lưu trữ dầu gấc

Những hạt gấc nguyên được lưu trữ trong 5 – 7 ngày sau khi thu hoạch ở điều kiện

phòng và sau đó đem lớp vỏ (phủ bên ngoài hạt gấc) đi chiết lấy dầu. Những sản phẩm

dầu gấc mới nhất được sản xuất tại nhà máy dược Hải Dương được vận chuyển về phòng

thí nghiệm trong vòng 24h sau khi chiết tách. Dầu gấc được chuẩn bị bảo quản bằng 3

phương pháp khác nhau. Đầu tiên, dầu tươi sẽ được đổ vào 40 ống nghiệm khác nhau.

Những ống nghiệm này được đổ đầy dầu gấc và đóng nút như nhau. Bước 2, một mẫu

dầu gấc sẽ được đem đi trộn lẫn với dung dich BHT 0.02 %, sau đó đem đổ đầy vào 40

ống nghiệm khác_”Phương pháp BHT”. Bước 3, những mẫu dầu gấc khác được trích ly

với khí nitơ trong 2h, sau đó sau đó đem đổ đầy vào 40 ống nghiệm khác_”Phương pháp

nitơ”. Lấy 10 ống trong mỗi nhóm phương pháp xếp vào nơi tối, ở những điều kiện nhiệt

độ khác nhau (5oC, 45 oC, 60 oC) trong 15 -19 tuần. Lấy ra 2 ống làm mẫu từ mỗi nhóm

phương pháp tại những khoảng thời gian khác nhau trong suốt quá trình lưu trữ.

2.4 Trích ly và phân tích HPLC

2g lớp vỏ hạt gấc tươi đồng nhất được trộn với 0,2g MgCO3, sau đó được trích ly 3

lần với 15 ml hỗn hợp dung môi tetrahydrofuran (THF) và methanol (MeOH)(4:1) cho

đến khi lớp vỏ mất màu hoàn toàn. Đối với dầu gấc, ta đem 0,5g dung dịch hòa tan trong

15ml dung dịch mẫu. Pha lỏng được lọc và rữa 3 lần bằng dung dịch NaCl bão hòa. Lớp

hữu cơ sẽ được loại nước bằng Na2SO4 khan và được làm bay hơi bằng cách giảm áp suất

ở 25oC. Cặn được hòa tan trong 10ml hỗn hợp dung môi dichloromethane (DCM) và

MeOH (6:4) và pha loãng đến nồng độ xấp xỉ với nồng độ MeOH.

Phân tích HPLC được tiến hành với một hệ thống phổ Finnigan (Thermo Finnigan,

San Jose, CA, USA) trang bị bơm cấp 4, đầu dò photodiode array (PDA). Sự phân lập

được tiến hành trên cột Inertsil ODS-3 (250×4.6 mm ID, 5µm) (GL Sciences, Tokyo,

Japan). Hệ dung môi được pha từ DCM và acetonitrile (6:4) (dung môi rửa giải A) và

MeOH (dung môi rửa giải B). Dung môi rửa giải A chứa 0,05% BHT_một chất chống

oxy hóa. Hệ dung dịch rửa giải được pha theo công thức sau: điều kiện ban đầu là 70%

dung dịch A và 30% dung dịch B trong 5 phút, sau đó là 80% dung dịch A và 20% dung

dịch B trong 5 phút. Sau đó, cột trở về điều kiện ban đầu và cân bằng trong 5 phút. Tốc

độ thổi là 1.5 ml/min. Lượng tiêm vào là 20µl. Việc định lượng lycopene và betacarotene

được tiến hành ở bước sóng 472 nm. Việc xác định carotenoid được thực hiện bằng việc

so sánh thời gian lưu và quang phổ hấp thụ trong phạm vi 300 – 600 nm của những đỉnh

chưa biết và đồng sắc ký ở điều kiện tiêu chuẩn.

2.5 Phân tích thống kê kết quả

Hàm lượng carotenoid phụ thuộc vào phương sai của phép phân tích (ANOVA), và

sau đó đem đi so sánh với Tukey ‘s test (5%). Phản ứng được xác định và tính toán theo

Chow (2007). Mô hình tuyến tính được sử dụng để xác định những tương tác có thể xảy

ra giữa nhiệt độ với các phương pháp được sử dụng trong suốt thời gian lưu trữ dầu gấc.

Toàn bộ việc thống kê kết quả phân tích đều được xử lý bằng phần mềm MinitabTM15

(Minitab Inc, State College, PA, USA).

3. Kết quả và bàn luận

3.1 Những đặc điểm bề ngoài của trái gấc

Bảng 1 cho ta những số liệu về khối lượng, kích thước của trái gấc tươi, số lượng hạt,

cũng như khối lượng của lớp vỏ hạt gấc trong mỗi nhóm trái gấc chín (15 mẫu trong mỗi

nhóm). Kích thước trung bình của trái gấc là 16.5cm chiều rộng và 24.5 cm chiều dài và

không có sự khác biệt nào về kích thước trong ba nhóm được nghiên cứu. Khối lượng

trung bình của trái là 2.2 kg và được phân chia theo cách thông thường (Hình 1). Ishida et

al.(2004) thông qua nghiên cứu đã báo cáo: khối lượng trung bình của trái gấc là 0,772 kg

(2 mẫu)_nó chỉ bằng 1/3 so với giá trị được xác định ở nghiên cứu hiện tại. Tuy nhiên, số

lượng hạt trong trái gấc lại giống nhau (trung bình khoảng 28 hạt/trái). Khối lượng lớp vỏ

hạt trung bình là 240,25 g và gần như trùng khớp với số liệu của Ishida et al.(2004). Khối

lượng của lớp vỏ trái đại diện chỉ bằng 10% của toàn bộ trái gấc, 24.6 % trong nghiên

cứu Ishida et al.(2004). Sự mất nước từ lớp vỏ giữa của trái trong suốt thời gian lưu trữ

và làm chín có thể là do khối lượng của trái gấc trong nghiên cứu của Ishida et al.(2004)

nhẹ hơn so với trong nghiên cứu này.

3.2. Ảnh hưởng của thời gian lưu trữ đến hàm lượng lycopene và betacarotene trong

trái gấc.

Carotenoid có thể được tìm thấy trong trái cây và rau trái ở dạng tự do hoặc ở dạng

ester của acid béo. Thế nhưng, Aoki et al. (2002) và Vương et al.(2006) báo cáo lại rằng

dịch chiết thủy phân ( chứa ester của carotenoid thủy phân và carotenoid tự do), cũng như

dịch chiết không thủy phân (chỉ chứa carotenoid tự do) của lớp vỏ hạt gấc có hàm lượng

carotennoid giống nhau. Nghĩa là, hàm lượng carotenoid ở dạng ester là không đáng kể

trong lớp vỏ hạt gấc. Vì vậy, chỉ có carotenoid tự do (không bị thủy phân) trong lớp vỏ

hạt được chú trọng trong nghiên cứu này.

Hàm lượng lycopene và betacarotene trong lớp vỏ hạt của trái còn xanh và trái chín

hoàn toàn trong suốt 2 tuần dự trữ được trình bày ở hình 2. Ngay sau khi thu hoạch (t=0),

hàm lượng lycopene trong lớp vỏ hạt tươi là 2,378mg/g ở trái xanh cho đến 3,728mg/g ở

trái chín hoàn toàn. Còn hàm lượng lycopene trong lớp vỏ hạt tươi là 2,257mg/g ở trái

xanh cho đến 0,379mg/g ở trái chín hoàn toàn. Tuy nhiên, trong 3 nhóm trái chín có

nhiều dấu hiệu chỉ ra sự khác nhau về hàm lượng lycopene và betacarotene (P>0,05). Tuy

nhiên, hàm lượng carotenoid trong trái chín đã chứng minh là cao nhất (3,852mg/g lớp vỏ

hạt tươi đối với lycopene và 0,409 mg/g lớp vỏ hạt tươi đối với betacarotene).

Trong nghiên cứu này, hàm lượng lycopene và betacarotene trong lớp vỏ hạt gấc cao

hơn nhiều so với những loại trái cây và rau quả khác đã được Maiani et al.(2009) đề cập.

Hàm lượng lycopene được tìm thấy trong lớp vỏ hạt gấc là phần ăn được của trái gấc, cao

hơn khoảng 20 lần so với hàm lượng lycopene trong phần thịt quả của dưa hấu đỏ và cao

hơn khoảng 4 lần so với hàm lượng lycopene trong cà chua, mà chúng đều là những loại

trái cây và thực phấm có hàm lượng lycopene cao nhất trong báo cáo của Maiani et al.

(2009).

Trong khi đó, hàm lượng beta carotene tăng trong các trường hợp trái xanh, trái chín

và giảm trong trái chín già. Quá trình chín luôn xảy ra liên tục trong trái cây, có thể là

nguyên nhân cho sự thay đổi này. Tuy nhiên, thống kê cho thấy không có sự khác biệt

đáng kể về hàm lượng của beta carotene giữa hai thời điểm.

Tại 2 WS, hàm lượng lycopene và beta carotene trong lớp vỏ hạt gấc giảm đáng kể (4-

9 lần cho lycopene và 2,4-2,7 lần đối với beta carotene). Hơn nữa, có một hàm lượng lớn

lycopene ở phần trong quả và phần giữa quả (Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) = 57% và

80%, tương ứng).Đối với beta carotene thì nhỏ hơn (45% và 40% cho trong và giữa các

trái cây, tương ứng) nhưng vẫn còn đáng kể. Trong khi đó, bên trong và giữa quả đều có

sự khác biệt về hàm lượng của cả hai loại carotenoid ngay sau khi thu hoạch và tại 1 WS

có một RSD nhỏ khoảng 4%. Sự sai lệch lớn giữa hàm lượng carotenoid trong lớp vỏ hạt

gấc giữa các trái có thể do sự phân hủy enzyme không đều trong số các loại trái cây. Hơn

nữa, sự thoái hóa và đồng phân hóa cũng có thể xảy ra không đồng thời bên trong trái dẫn

đến kéo theo một sự thay đổi khá lớn trong trái gấc.

Theo quan sát của chúng tôi, hình thái của lớp vỏ hạt gấc tại 2 WS là không thay đổi,

tuy nhiên, vỏ quả hơi nhăn nheo so với các trái khác, đặc biệt là trong trái chín già. Trong

khi đó, một số thay đổi đã được quan sát trong quang phổ của lycopene và beta carotene

trong các mẫu tại 2 WS. Do những tiêu chuẩn của quang phổ và mẫu bị che phủ, độ dài

sóng hấp thụ tối đa của mẫu chuyển từ một số tiêu chuẩn (Hình 3). Điều này là một trong

trong các minh chứng cho sự phân hủy hay đồng phân hóa của carotenoids xảy ra trong

thời gian lưu trữ gấc.

Quá trình phân hủy trong trái gấc có thể giải thích sự khác biệt trong các dữ liệu về

lycopene và beta carotene trong lớp vỏ hạt gấc đã được công bố. Aoki et al. (2002) và

Vương et al. (2006) báo cáo hàm lượng carotenoid thay đổi chỉ trong khoảng 0,380-0,408

mg /g lớp vỏ hạt và 0,083-0,769 mg / g lớp vỏ hạt đối với lycopene và beta carotene,

tương ứng. Những dữ liệu này thấp hơn nhiều so với giá trị của carotenoids ngay sau khi

thu hoạch và tại 1 WS trong thí nghiệm này, nhưng tương tự với giá trị tại 2 WS (0,497-

0,970 mg / g lớp vỏ hạt đối với lycopene và 0,117-0,168 mg / g lớp vỏ hạt đối với

carotene). Trong những nghiên cứu, gấc mua trên thị trường _ được vận chuyển từ Việt

Nam hoặc các nước khác đến các phòng thí nghiệm của họ (Mỹ và Nhật Bản). Trong quá

trình lưu trữ và vận chuyển, sự phân hủy có thể xảy ra theo dữ liệu tại 2 WS trong nghiên

cứu này. Vì vậy, quan điểm về việc vận chuyển và lưu trữ là nguyên nhân của các sai biệt

trong các nghiên cứu khác nhau đã được thảo luận ở nơi khác (Ishida và cộng sự, 2004;.

Vương và cộng sự, 2006).. Một nghiên cứu khác (Ishida và cộng sự., 2004) báo cáo nồng

độ lycopene trong lớp vỏ hạt gấc (1.546-3,054 mg / g FW), gần giống với những kết quả

sau khi thu hoạch và tại 1 WS của nghiên cứu này (2,378-4,438 mg / g lớp vỏ hạt FW).

Các tác giả cũng báo cáo nồng độ beta carotene trong lớp vỏ hạt gấc FW là 0,636-0,836

mg / g, so với kết quả nghiên cứu của chúng tôi là 0,257-0,409 mg / g lớp vỏ hạt FW.

Mức độ chín được cho là một yếu tố ảnh hưởng đến sự khác biệt về số lượng

carotenoid được tìm thấy trong lớp vỏ hạt gấc (Vương et al., 2006). Tuy nhiên, dữ liệu

của nghiên cứu này chỉ ra rằng hàm lượng lycopene trong trái xanh thấp và có nhiều khác

biệt thống kê đối với các nhóm trái chín khác. Nhưng giá trị này cũng chỉ mới tăng gần

đây và không có sự khác biệt đáng kể được trình bày tại 1 WS.

3.3. Sự ổn định của lycopene và beta carotene trong dầu gấc

3.3.1. Tỷ lệ phân hủy của carotenoids trong dầu gấc không được xử lí

Nồng độ ban đầu của lycopene và beta carotene trong dầu gấc sau khi ép là 2,436 và

2,592 mg / g, tương ứng. Do đó, tỷ lệ lycopene và beta carotene trong dầu gấc là 0,94 lần,

thấp hơn nhiều so với trong lớp vỏ hạt gấc (khoảng 9 lần). Hình 4 cho thấy nồng độ

lycopene và beta carotene trong dầu gấc theo thời gian tại tất cả các nhiệt độ nghiên cứu

(5OC, nhiệt độ phòng, 45 và 60OC). Kết quả cho thấy phản ứng phân hủy carotenoid ở

mỗi nhiệt độ tuân theo phương trình động học của phản ứng bậc nhất (ln C = ln CO -

k*t). Hệ số tương quan khoảng 0,901-0,990. Một phương trình động học của phản ứng

bậc nhất đã từng được đề cập trước đây cho sự phân hủy beta carotene (Haralampu &

Karel, 1983). Đã có nhiếu bài báo đã đăng phương trình động học của phản ứng bậc nhất

của sự phân hủy lycopene trong thực phẩm ở các điều kiện khác nhau (Ax, Mayer-

Miebach, liên kết, Schuchmann, & Schubert, 2003, Henry, Catignani, và Schwartz,

1998a; Lee & Chen, 2002; Tang & Chen, 2000).

Lycopene phân hủy ở nhiệt độ phòng (k = 0,066/ tuần ) nhanh hơn 3 lần so với ở nhiệt

độ 5OC (k = 0,022/ tuần). Tỷ lệ phân hủy liên tục của lycopene ở 45 và 60OC thì gần như

bằng nhau (0,1557 và 0,1551/ tuần , tương ứng). Tuy nhiên, giao điểm của 2 đồ thị với

trục tung thì khác nhau (1.01 cho 45OC và 0,65 cho 60OC). Các tỷ lệ tổn thất beta

carotene tăng đều từ nhiệt độ phòng đến 60OC (0,014-0,05 sau đó 0.094 /tuần , tương

ứng).

Đáng ngạc nhiên là tốc độ phân hủy của beta carotene trong dầu được lưu trữ ở điều

kiện phòng thấp hơn so với ở 5OC. Hiện tượng này có thể giải thích là do sự kết tủa của

beta carotene ở dưới đáy ống nghiệm tại 5OC, điều này không được tính vào các kết quả

cuối cùng. Do đó, nồng độ beta carotene thấp tại 5OC. Trong tất cả các phương pháp xử lý

trong suốt thời gian thí nghiệm (15 hoặc 19 tuần), UV hoặc các quang phổ có thể nhìn

thấy của cả lycopene và beta carotene hầu như không thay đổi, khác với các trường hợp

lưu trữ trái cây ở 2 WS. Cho đến nay, đã có nghiên cứu đã tập trung vào sự phân hủy của

lycopene và beta carotene tại các điều kiện khác nhau nhưng chỉ có một vài nghiên cứu

xử lý mẫu bằng các hệ dầu. Henry, Catignanai, và Schwartz (1998b) nhận thấy tỷ lệ thất

thoát cả lycopene và beta carotene trong một hệ dầu của hoa cây Rum phù hợp với

phương trình động học của phản ứng bậc nhất với tốc độ không đổi là 0.109-0,508/h đối

với lycopene và 0,042-0,326/h đối với beta carotene tại nhiệt độ từ 75-95OC. Tuy nhiên,

những tỷ lệ phân hủy này cao hơn nhiều so với giá trị tìm thấy trong nghiên cứu này do

điều kiện thí nghiệm của họ diễn ra ở nhiệt độ cao.

Chất nền được cho là có ảnh hưởng đối với sự phân hủy của carotenoid (Henry et al.,

1998a). Ferriera và Rodriguez-Amaya (2008) chỉ ra rằng lycopene bị thất thoát 95-98%

sau 10 ngày và beta carotene là 70-92% sau 20 ngày, bất kể có sử dụng những biện pháp

bảo quản chặc chẽ nào đi chăng nữa. Trong một hệ dung dịch mẫu, khoảng 60% lycopene

bị biến chất sau 7 h tại nhiệt độ là 30OC, trong môi trường là khí nitơ (Lin và Chen,

2005). Vì vậy, sự phân hủy của carotenoids trong hệ giảm từ rắn > dung dịch lỏng > hệ

dầu. Điều này có thể được giải thích bởi sự hiện diện của ôxy trong các hệ thống sắp xếp

theo thứ tự: rắn > dung dịch lỏng > dầu. Vì vậy, quá trình oxy hóa sẽ diễn ra ở các mức

độ khác nhau trong các hệ khác nhau.

3.3.2. Ảnh hưởng của BHT và khí nitơ trong tốc độ phân hủy của carotenoids trong

dầu gấc.

Bảng 2 trình bày các hằng số của tốc độ phân hủy carotenoids trong dầu gấc cũng như

việc bổ sung BHT 0,02% (w / w) hoặc xử lý bằng hơi nitơ cũng như việc điều kiểm soát

các mẫu ở các nhiệt độ khác nhau. Nồng độ BHT 0,02% được chọn bởi mức độ hiệu quả

của nồng độ này trong sử dụng cho các hoạt động chống oxy hóa trong sản phẩm thương

mại đã được chứng minh (Henry et al., 1998b). Hơi nitơ được sục vào dầu để đuổi oxy

hòa tan, do đó tạo ra một môi trường trơ để bảo quản các carotenoid được tốt hơn. Khi

bảo quản ở 5OC và nhiệt độ phòng, với các tác nhân chống oxy hóa, sự phân hủy của cả

và lycopene và beta carotene trong dầu gấc có thể không tuân theo phương trình động học

của phản ứng bậc nhất (R2 <0,7), ngoại trừ trường hợp, lycopene ở nhiệt độ phòng. Ở

nhiệt độ cao (45 và 60OC), sự phân hủy của carotenoids dường như tuân theo phương

trình động học bậc nhất (R2> 0.9), cho dù có hoặc không có tác nhân chống oxy hóa.

Nhiệt độ cao có thể là một trong các nguyên nhân tác động mạnh tới sự phân hủy động

học của carotenoid trong dầu, bởi vì Henry et al. (1998b) cũng đã báo cáo rằng sự phân

hủy động học bậc nhất của lycopene và beta carotene diễn ra rất nhanh chóng dưới nhiệt

độ là 75 và 95OC.

Sự không tương thích của sự phân hủy carotenoid theo phương trình động học của

phản ứng bậc nhất 5OC và những phương pháp được tiến hành ở nhiệt độ phòng là không

hiếm. Sharma và Lê Maguer (1996) quan sát một phản ứng giả cách đầu tiên của sự phân

hủy lycopene trong bột cà chua rắn ở các quá trình và điều kiện bảo quản khác nhau.

Henry et al. (2000) quan sát thấy rằng sự phân hủy của mẫu lycopene theo phương trình

động học bậc không để khi hấp phụ trên một pha rắn C18 trong một hệ dung môi có sự

hiện diện của O2 hoặc ozone ở nhiệt độ phòng. Fish và Davis (2003) báo cáo rằng quá

trình phân hủy lycopene trong mô dưa hấu đông lạnh có thể được mô tả bằng hai quá

trình phân hủy đồng thời mà một trong hai quá trình đó nhanh hơn khoảng 40 lần so với

quá trình khác.

Ở nhiệt độ thấp hơn (5OC hoặc nhiệt độ phòng), cơ chế phân hủy của carotenoids với

các tác nhân chống oxy hóa dường như khác với cơ chế phân hủy của carotenoids mà

không có các tác nhân này. Khi nghiên cứu sự hình thành endoperoxides của acid retinoic

trong suốt những giai đoạn đầu của quá trình oxy hóa acid retinoic ở điều kiện áp lực oxy

cao, Clark, Howard, và Oyler (1997) đã đề xuất hai loại phản ứng xảy ra đồng thời: một

là phản ứng tự oxy hóa (chuỗi phản ứng của các gốc tự do) để tạo các epoxide; và một

phản ứng khác liên quan đến phản ứng trực tiếp với O3 để tạo endoperoxides. Quá trình

phân hủy oxy hóa carotenoid xảy ra bởi sự hiện diện của lượng oxy còn sót lại (Lin và

Chen, 2005). Do tính chất nhờn tự nhiên và độ nhớt cao của nó (280,2 cP ở 25 OC), dầu

gấc hòa tan rất ít oxy nên mức độ oxy hóa trong dầu gấc được sử dụng trong nghiên cứu

này là rất hạn chế, đặc biệt là trong trường hợp sử dụng phương pháp nitơ. Vì lý do này,

phản ứng trực tiếp với oxy có thể là không đáng kể.

Theo Henry et al. (1998a) BHT là chất chống oxy hóa rất tốt, tốt hơn cả beta carotene

và lycopene. Các tác giả cũng báo cáo rằng BHT không hoạt động như một chất tiền oxy

hóa, không giống như beta carotene và lycopene; BHT có khả năng ngăn cản sự hình

thành của các gốc tự do và do đó nó có khả năng lan truyền phản ứng khi hàm lượng các

gốc tự do cao. Kết quả là, BHT có thể làm giảm sự hiện diện của gốc tự do và ngăn chặn

lycopene và beta carotene bị biến chất từ các chuỗi phản ứng oxy hóa lan truyền. Các kết

quả của nghiên cứu này cho thấy, khi áp dụng phương trình động học của phản ứng bậc

nhất (ở 45 và 60OC), quá trình phân hủy của cả lycopene và beta carotene trong phương

pháp xử lý khác nhau có hằng số tỷ lệ giảm dần theo thứ tự: điều khiển > BHT > nitơ.

Kết quả của chúng tôi về sự phân hủy của carotenoid cũng tương đồng với các nghiên

cứu khác (Henry et al., 1998b), trong đó họ kết luận rằng lycopene phân hủy nhanh hơn

các carotenoid khác bao gồm cả beta carotene. Mascio, Kaiser, và SIES (1989) báo cáo

rằng lycopene có khả năng dập tắt oxy tự do mạnh gấp hai lần so với beta carotene. Khả

năng dập tắt mạnh mẽ này có thể liên quan đến một khả năng chống oxy hóa hiệu quả

hơn (Henry et al., 1998b).

Liên quan về ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phân hủy của carotenoid, lycopene có

hằng số tỉ lệ phân hủy tương tự giữa 45 và 60OC trong tất cả ba phương pháp xử lý, trong

khi các hằng số beta carotene ở 60OC gấp đôi so với ở 45OC. Đối với cả lycopene và

carotene, nhiệt độ và thời gian lưu trữ có dấu hiệu ảnh hưởng đến hàm lượng của chúng ở

trong dầu, nhưng phương pháp xử lý, cũng như sự tương tác của chúng với nhiệt độ

không cho thấy sự ảnh hưởng thống kê tới những thay đổi trong hàm lượng carotenoid

trong dầu trong suốt thời gian lưu trữ.

4. Kết luận

So với tất cả các loại trái cây có chứa lycopene, gấc có hàm lượng lycopene cao nhất

(2,378-3,728 mg / g FW ăn được). Hàm lượng beta carotene của nó cũng cao (0,257-

0,379 mg / g). Khi trái gấc được lưu trữ trong 1 tuần, nồng độ carotenoid trong các lớp vỏ

hạt tăng nhẹ nhưng không đáng kể. Tại 2 WS, hàm lượng carotenoid trong lớp vỏ hạt sụt

giảm mạnh có thể là do bị enzyme phân hủy. Tỷ lệ lycopene / beta carotene trong lớp vỏ

hạt gấc rất cao, cao hơn khoảng 9 lần so với trong dầu gấc_một sản phẩm từ lớp vỏ hạt

gấc. Do môi trường dầu và độ nhớt cao, sự hiện diện của oxy bị hạn chế, dẫn đến

carotenoids trong dầu gấc ổn định tốt hơn trong các loại nước ép nước. Lycopene và beta

carotene trong dầu gấc bình thường bị phân hủy theo phương trình động học của phản

ứng bậc nhất. Khi kết hợp với các tác nhân chống oxy hóa như BHT hoặc lưu trong khí

nitơ, hằng số tốc độ phân hủy của cả lycopene và beta carotene đều thấp, có nghĩa là các

carotenoid được ổn định tốt hơn. Tuy nhiên, cả lycopene và beta carotene đều bị phân

hủy một cách nhanh chóng trong dầu gấc dưới điều kiện nhiệt độ cao (45 và 60OC) mà

không phụ thuộc vào phương pháp xử lý được sử dụng. Kết quả trên khẳng định rằng gấc

là một nguồn carotenoid vô giá, đặc biệt là lycopene. Nó cũng là loại trái cây duy nhất có

thể cung cấp dầu giàu carotenoid (2,4 mg / g lycopene và 2,5 mg / g beta carotene). Có ý

kiến cho rằng dầu gấc có thể được bảo quản tốt hơn khi kết hợp với các chất chống oxy

hóa hoặc khí trơ nhưng không được để nhiệt độ thấp, điều này có thể làm giảm hàm

lượng của carotenoid trong dầu gấc.

Lời cảm ơn

Công trình này được hỗ trợ bởi Grants-in-Aid cho nghiên cứu khoa học từ Bộ Y tế,

Việt Nam.

Tài liệu tham khảo

1. Aoki, H., Kieu, N. T. M., Kuze, N., Tomisaka, K., & Chuyen, N. V. (2002).

Carotenoid pigments in GAC fruit (Momordica cochinchinensis SPRENG).

Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 66, 2479–2482.

2. Ax, K., Mayer-Miebach, E., Link, B., Schuchmann, H., & Schubert, H. (2003).

Stability of lycopene in oil-in-water emulsions. Engineering in Life Sciences, 3,

199–201.

3. Chow, S. (2007). Statistical design and analysis of stability studies. Florida:

Chapman & Hall/CRC.

4. Clark, K. B., Howard, J. A., & Oyler, A. R. (1997). Retinoic acid oxidation at high

oxygen pressures: Evidence for spin-forbidden direct addition of triplet molecular

oxygen. Journal of the American Chemical Society, 119, 9560–9561.

5. Ferriera, J. E. M., & Rodriguez-Amaya, D. B. (2008). Degradation of lycopene

and beta carotene in model system and in lyophilized guava during ambient

storage: Kinetics, structure, and matrix effects. Journal of Food Science, 78, 589–

594.

6. Fish, W. W., & Davis, A. R. (2003). The effects of frozen storage conditions on

lycopene stability in watermelon tissue. Journal of Agricultural and Food

Chemistry, 51, 3582–3585.

7. Haralampu, S. G., & Karel, M. (1983). Kinetic models for moisture dependence of

ascorbic acid and b-carotene degradation in dehydrated sweet potato. Journal of

Food Science, 48, 1872–1873.

8. Henry, L. K., Catignanai, G. L., & Schwartz, S. J. (1998b). The influence of

carotenoids and tocopherols on the stability of safflower seed oil during heat-

catalyzed oxidation. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 75, 1399–

1402.

9. Henry, L. K., Catignani, G. L., & Schwartz, S. J. (1998a). Oxidative degradation

kinetics of lycopene, lutein, and 9-cis and all-trans b-carotene. Journal of the

American Oil Chemists’ Society, 75, 823–829.

10. Henry, L. K., Puspitasari-Nienaber, N. L., Jaren-Galan, M., Van Breemen, R. B.,

Catignani, G. L., & Schwartz, S. J. (2000). Effects of ozone and oxygen on the

degradation of carotenoids in an aqueous model system. Journal of Agricultural

and Food Chemistry, 48, 5008–5013.

11. Ishida, B. K., Turner, C., Chapman, M. H., & McKeon, T. A. (2004). Fatty acid

and carotenoid composition of Gac (Momordica cochinchinensis Spreng) fruit.

Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52, 274–279.

12. Lee, M. T., & Chen, B. H. (2002). Stability of lycopene during heating and

illumination in a model system. Food Chemistry, 78, 425–432.

13. Lin, C. H., & Chen, B. H. (2005). Stability of carotenoids in tomato juice during

storage. Food Chemistry, 90, 837–846.

14. Loi, D. T. (1991). Vietnamese plants and traditional medicines. Hanoi: Science

and Technology Publishing House.

15. Maiani, G., Caston, M. J. P., Catsata, G., Toti, E., Cambrodon, I. G., Bysted, A., et

al. (2009). Carotenoids: Actual knowledge on food sources, intake, stability and

bioavailability and their protective role in humans. Molecular Nutrition Food

Research, 53, S194–S218.

16. Mascio, P. D., Kaiser, S., & Sies, H. (1989). Lycopene as the most efficient

biological carotenoid singlet oxygen quencher. Archives of Biochemistry and

Biophysics, 274, 532–538.

17. Sharma, S. K., & Le Maguer, M. (1996). Kinetics of lycopene degradation in

tomato pulp solids under different processing and storage conditions. Food

Research International, 29, 309–315.

18. Tang, Y. C., & Chen, B. H. (2000). Pigment change of freeze-dried carotenoid

powder during storage. Food Chemistry, 69, 11–17.

19. Tran, T. H., Nguyen, M. H., Zabaras, D., & Vu, L. T. T. (2008). Process

development of Gac powder by using different enzymes and drying techniques.

Journal of Food Engineering, 85, 359–365.

20. Vuong, L. T., Franke, A. A., Custer, L. J., & Murphy, S. P. (2006). Momordica

cochinchinensis Spreng (gac) fruit carotenoids reevaluated. Journal of Food

Composition and Analysis, 19, 664–668.

21. Vuong, L. T., & King, J. C. (2003). A method of preserving and testing the

acceptability of gac fruit oil, a good source of b-carotene and essential fatty acids.

Food and Nutrition Bulletin, 24, 224–230.