BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGUYỄN THANH HUYỀN NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN HÓA LÝ CỦA TỎI (ALLIUM SATIVUM) PHAN RANG THEO THỜI GIAN LÊN MEN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÁNH HÒA, 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGUYỄN THANH HUYỀN NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI THÀNH PHẦN HÓA LÝ CỦA TỎI (ALLIUM SATIVUM) PHAN RANG THEO THỜI GIAN LÊN MEN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: TS. NGUYỄN VĂN MINH KHÁNH HÒA, 2015 PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Huyền Lớp: 53TP2 Ngành: Công nghệ thực phẩm Khoa: Công nghệ thực phẩm Tên chuyên đề: Nghiên cứu sự biến đổi thành phần hóa lý của tỏi (Allium sativum) Phan Rang theo thời gian lên men. Số trang: 52 Số chương: 03 Hiện vật: 01 quyển đồ án + 01 đĩa CD Số tài liệu kham khảo: 43 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. Kết luận: ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. Khánh Hòa, ngày ……tháng……năm 2015 ĐIỂM Bằng số Bằng chữ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) TS. Nguyễn Văn Minh i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp ngoài sự nỗ lực của bản thân em còn nhận được nhiều sự giúp đỡ từ các tổ chức và cá nhân. Qua đây, cho em gửi những lời cảm ơn chân thành nhất tới các quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Lời đầu tiên em xin gửi tới Ban Giám hiệu và các phòng ban trường Đại học Nha Trang, các cán bộ giảng viên đang công tác trong trường lời chúc sức khỏe, niềm kính trọng và sự tự hào vì đã được sống và học tập trong ngôi trường này trong những năm qua. Em xin gửi lời cảm ơn tới Quý thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm đã tận tình chỉ dạy và cho em nhiều kiến thức quý báu trong những năm qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất tới TS. Nguyễn Văn Minh và TS. Nguyễn Thế Hân đã định hướng ý tưởng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm và động viên em trong suốt quá trình làm đề tài và hoàn thành cuốn đồ án này. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, các anh chị khóa trước, bạn bè, những người luôn quan tâm giúp đỡ, động viên, đồng thời là chỗ dựa tinh thần cho em hoàn thành tốt mọi công việc được giao trong suốt thời gian học tập và thực hiện đồ án vừa qua. Khánh Hòa, tháng 6 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thanh Huyền ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................i MỤC LỤC ...................................................................................................................ii DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................iv DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT..................................................................................vi MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................... 3 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY TỎI ................................................................................ 3 1.1.1 Tên gọi và lịch sử ............................................................................................... 3 1.1.2. Đặc điểm hình thái và đặc điểm sinh trưởng của cây tỏi ta .............................. 4 1.1.3 Thành phần trong tỏi .......................................................................................... 5 1.1.4 Tác dụng sinh học của tỏi................................................................................... 8 1.1.5 Hàm lượng mỗi ngày trong cơ thể ................................................................... 14 1.1.6 Tìm hiểu nguồn nguyên liệu tỏi ở Việt Nam ................................................... 15 1.2 LÊN MEN VÀ CÁC BIẾN ĐỔI SAU QUÁ TRÌNH LÊN MEN ...................... 15 1.2.1 Khái niệm chung .............................................................................................. 15 1.2.2 Khái niệm lên men tỏi đen ............................................................................... 16 1.2.3 Các biến đổi chung của tỏi theo thời gian lên men .......................................... 16 1.3 TỔNG QUAN VỀ TỎI ĐEN .............................................................................. 17 1.3.1 Tên gọi và lịch sử ............................................................................................. 17 1.3.2 Tình hình nghiên cứu tỏi đen trên thế giới ....................................................... 18 1.3.3 Tình hình nghiên cứu tỏi đen tại Việt Nam...................................................... 20 1.3.4 Thành phần hóa học của tỏi đen....................................................................... 23 1.3.5 Tác dụng sinh học của tỏi đen .......................................................................... 23 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 27 2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 27 iii 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu....................................................................................... 27 2.1.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu ...................................... 27 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................... 29 2.2.1 Sơ đồ quy trình tổng quát lên men sản xuất tỏi đen ......................................... 29 2.2.2. Sơ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ...................................................................... 30 2.3 PHƯƠNG PHÁP CHUẨN BỊ MẪU PHÂN TÍCH ............................................ 31 2.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .......................................................................... 31 2.4.1 Xác định các chỉ tiêu vật lý ............................................................................. 31 2.4.2 Xác định các chỉ tiêu hóa học ......................................................................... 32 2.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ................................................................... 33 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 34 3.1 SỰ BIẾN ĐỔI CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA TỎI THEO THỜI GIAN LÊN MEN ..... 34 3.1.1 Sự biến đổi pH của tỏi theo thời gian lên men ................................................ 34 3.1.2 Sự biến đổi cường độ màu nâu của tỏi theo thời gian lên men ....................... 35 3.2 SỰ BIẾN ĐỔI CHỈ TIÊU HÓA HỌC CỦA TỎI THEO THỜI GIAN LÊN MEN .......................................................................................................................... 40 3.2.1 Sự biến đổi hàm lượng nước của tỏi theo thời gian lên men ........................... 40 3.2.2 Sự biến đổi hàm lượng tro của tỏi theo thời gian lên men ............................... 41 3.2.3 Hàm lượng protein hòa tan và lipid của tỏi trước và sau lên men .................. 42 3.2.4 Sự biến đổi hàm lượng đường tổng của tỏi theo thời gian lên men ................. 43 3.2.5 Sự biến đổi hàm lượng flavonoid của tỏi theo thời gian lên men ................... 45 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ....................................................................... 48 Kết luận ..................................................................................................................... 48 Đề xuất ý kiến ........................................................................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 49 PHỤ LỤC .................................................................................................................. 53 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại khoa học của tỏi .......................................................................... 3 Bảng 1.2. Giá trị dinh dưỡng trong 100 g tỏi tươi ...................................................... 6 Bảng 1.3. Kết quả khảo sát định tính các thành phần hóa học của tỏi ........................ 7 Bảng 3.1. Hàm lượng protein hòa tan và lipid của tỏi trước và sau lên men ............ 43 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Hình ảnh cây tỏi ......................................................................................... 4 Hình 1.2. Hình ảnh củ tỏi ............................................................................................ 5 Hình 1.3. Hình ảnh sản phẩm tỏi đen ........................................................................ 17 Hình 2.1. Hình ảnh củ tỏi Phan Rang ....................................................................... 27 Hình 2.2. Sơ đồ quy trình tổng quát lên men sản xuất tỏi đen .................................. 29 Hình 2. 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu sự biến đổi thành phần hóa lý của tỏi theo thời gian lên men ................................................................................... 30 Hình 3.1. Sự biến đổi pH của tỏi theo thời gian lên men .......................................... 34 Hình 3.2. Sự thay đổi màu sắc bên ngoài và bên trong của tỏi theo thời gian lên men ...................................................................................................................... 37 Hình 3.3. Sự biến đổi cường độ màu nâu của tỏi theo thời gian lên men ................. 38 Hình 3.4. Sự biến đổi hàm lượng nước của tỏi theo thời gian lên men .................... 40 Hình 3.5. Sự biến đổi hàm lượng tro của tỏi theo thời gian lên men ........................ 42 Hình 3.6. Sự biến đổi hàm lượng đường tổng của tỏi theo thời gian lên men .......... 44 Hình 3.7. Sự biến đổi hàm lượng flavonoid của tỏi theo thời gian lên men ............. 46 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BAL : Bristish Anti Lewisite DMSA : 2,3 dimercapto succinic acid HDL : High densitylipoprotein LDL : Low densitylipoprotein SAC : S – Allyl cysteine PA : Polyamide TPC : Total polyphenol content TFC : Total flavonoid content TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam UBND : Ủy ban nhân dân 1 MỞ ĐẦU Hàng nghìn năm nay, tỏi được xem như là một thứ gia vị không thể thiếu trong bữa ăn hằng ngày của nhiều dân tộc trên thế giới. Những người thợ xây kim tự tháp ở Ai Cập đã ăn tỏi để tăng sức mạnh, các chiến binh La Mã ăn tỏi để chữa bệnh cúm và các vận động viên Olympic Hy Lạp cổ đại dùng tỏi để cải thiện sức bền. Ngày nay, vai trò của nó trong cuộc sống đối với con người được nâng cao gấp nhiều lần. Tỏi chứa nhiều hoạt chất sinh học tự nhiên, chất khoáng và vitamin rất cần thiết cho cơ thể. Hiện nguyên liệu này đang được sử dụng và chế biến thành nhiều loại chế phẩm đóng vai trò trong việc nâng cao sức khỏe của con người. Một số nghiên cứu gần đây đã phát hiện thêm nhiều công dụng của tỏi tươi như ức chế, tiêu diệt tế bào ung thư, hạ huyết áp, giảm cholesterol trong máu, phòng ngừa trụy tim mạch, ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh. Ở Việt Nam, tỏi được trồng khá phổ biến trải dài từ Bắc vào Nam với sản lượng tỏi hàng năm ước đạt hàng nghìn tấn. Một số loài tỏi có chất lượng cao được trồng như tỏi Lý Sơn, tỏi Hà Nội, tỏi Phan Rang,... đã khẳng định được vị trí trên thị trường trong nước, được người tiêu dùng ưa chuộng và đánh giá cao. Tỏi Việt Nam cũng đã được xuất bán ra một số thị trường nước ngoài như Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản,... tuy nhiên với sản lượng còn khiêm tốn. Tỏi được bán trên thị trường nội địa cũng như xuất khẩu chủ yếu ở dạng tươi, do vậy giá bán không cao, làm giảm giá trị kinh tế của sản phẩm tỏi. Hơn nữa, việc bảo quản sản phẩm tỏi tươi cũng gặp nhiều khó khăn, tổn thất trong quá trình bảo quản khá lớn gây nhiều thiệt hại về kinh tế cho người trồng cũng như người chế biến. Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất ra các sản phẩm mới từ tỏi nhằm nâng cao giá trị cho cây tỏi, sản phẩm có thể sử dụng rộng rãi bởi đa số đối tượng người tiêu dùng (không có mùi và vị khó chịu) là một yêu cầu cấp bách. Sản phẩm tỏi đen được coi là một trong những sản phẩm có giá trị kinh tế và giá trị dược học cao được sản xuất từ tỏi tươi nhờ quá trình lên men trong điều kiện có sự kiểm soát về nhiệt độ và độ ẩm. Sản phẩm tỏi 2 đen đã được nghiên cứu sản xuất và sử dụng rộng rãi trên thế giới như tại Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc. Tác dụng của tỏi đen đã được khoa học chứng minh và được kiểm chứng trong thực tế và được xem như là một siêu thực phẩm - superfood. Trong quá trình lên men, rất nhiều biến đổi hóa lý diễn ra bên trong dẫn đến những thay đổi về thành phần hóa học của tỏi. Việc hiểu rõ những biến về thành phần hóa lý sẽ cho phép nhà sản xuất xác định được thời gian lên men thích hợp cho các nguyên liệu tỏi khác nhau. Chính vì vậy, việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu sự biến đổi thành phần hóa lý của tỏi (Allium sativum) Phan Rang theo thời gian lên men” là cần thiết nhằm tìm ra được các quy luật biến đổi về hóa lý từ đó giúp các nhà khoa học và các nhà sản xuất xác định được quy trình lên men phù hợp. Mục tiêu của đề tài Xác định được sự biến đổi một số thành phần hóa lý của tỏi theo thời gian lên men. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu sự thay đổi tính chất vật lý và thành phần hóa học của tỏi trong quá trình lên men ở một chế độ nhất định. Ý nghĩa khoa học của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài là dữ liệu khoa học có giá trị tham khảo cho các nhà khoa học và sản xuất, giảng viên và sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm, Công nghệ sinh học quan tâm đến tỏi đen và các thành phần hóa lý của tỏi đen. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài • Góp phần gia tăng hiệu quả kinh tế cho người dân trồng tỏi. • Nâng cao giá trị nông sản của Việt Nam. • Mở ra cơ hội sử dụng thực phẩm bổ dưỡng, có giá thành rẻ cho người dân. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY TỎI 1.1.1 Tên gọi và lịch sử Tên Việt Nam : Tỏi. Tên tiếng Anh: Garlic Phân loại khoa học của tỏi theo hệ thống phân loại thực vật được thể hiện trên Bảng 1.1. Bảng 1.1. Phân loại khoa học của tỏi [6] Loài (species) Tỏi - Allium sativum Chi (genus ) Hành tây (Allium) Tông (tribus) Hành (Allieae) Phân họ ( subfamilia ) Hành (Allioideae ) Họ ( familia) Hành (Alliaceae) Bộ (ordo) Asparagales Giới Plantae Cây tỏi (Allium sativum L.) là một loài trong chi Hành tây (Allium) có nguồn gốc ở Trung Á và sau đó được trồng nhiều ở các nước Trung Quốc, Cận Đông, và khu vực Địa Trung Hải trước khi chuyển về phía tây đến Trung và Nam Âu, Bắc Phi (Ai Cập ), Mexico và nhiều nước trong đó có Việt Nam. Ở Việt Nam, tỏi được trồng nhiều ở các tỉnh Hải Dương, Thái Bình, Bắc Ninh, Quảng Ngãi, Ninh Thuận. Lịch sử sử dụng trên 7000 năm và đã được sử dụng cho mục đích ẩm thực và làm thuốc. Tỏi được sử dụng hàng ngàn năm cho mục đích y tế. Tài liệu tiếng Pháp cho thấy tỏi được sử dụng làm thuốc khoảng 5000 năm trước và nó đã được sử dụng 3000 năm trong y học Trung Quốc. Người Ai Cập, Babylon, Hy Lạp và La Mã sử dụng tỏi cho các mục đích chữa bệnh. Năm 1858, Pauster chú ý đến hoạt tính kháng 4 khuẩn của tỏi, và nó đã được sử dụng như một chất khử trùng để ngăn chặn hoại tử trong Thế chiến I và Thế chiến II [28]. Hình 1.1. Hình ảnh cây tỏi [43] Ngày nay, tỏi vừa là cây rau gia vị quan trọng ở khu vực Địa Trung Hải, cũng như một gia vị thường xuyên ở Châu Á, Châu Phi, và Châu Âu, vừa là đối tượng nghiên cứu tiềm năng. 1.1.2. Đặc điểm hình thái và đặc điểm sinh trưởng của cây tỏi ta 1.1.2.1 Đặc điểm hình thái Tỏi là loại cây thân thảo, có căn hành (thân rễ) - Thân: Thân thật là chồi mọc đầu tiên (tép tỏi), thân khi sinh có hình trụ tròn vươn cao, mang phát hoa. Thân thật phía dưới mang nhiều rễ phụ, bẹ lá và chồi (tép tỏi ) hình thành thân giả, phần bẹ lá và chồi bó thành nhiều khối tạo nên củ. Củ tỏi có nhiều tép. Từng tép tỏi cũng như cả củ tỏi đều có lớp vỏ mỏng bảo vệ (Hình 1.2) [1]. - Lá: Phần dưới là bẹ ôm sát chồi bên trong (tép tỏi). Phần phiến lá bên trên cứng, thẳng, dài 15 - 50 cm, rộng 1,0 - 2,5 cm có rãnh khía, mép lá hơi ráp. Ở mỗi nách lá phía gốc có một chồi nhỏ sau này phát triển thành một tép tỏi, các tép này nằm chung trong một cái bao (do các bẹ lá trước tạo ra) thành một củ tỏi tức là thân hành (giò) của tỏi [1]. 5 - Hoa : Tỏi có hoa mọc thành cụm trên đầu một trục hình trụ từ thân củ kéo dài ra. Cụm hoa là một tán giả hình cầu, màu trắng, đỏ hoặc xanh nhạt. Hoa xếp thành tán ở ngọn thân trên một cán hoa dài 55 cm hay hơn. Bao hoa màu trắng hay hồng bao bởi một cái mô dễ rụng tận cùng thành mũi nhọn dài. Hoa lưỡng tính, thụ phấn nhờ côn trùng. Hoa nở vào tháng 5 - 7 [1] . - Qủa : Có một hạt, quả ra tháng 9 - 10. Hình 1.2. Hình ảnh củ tỏi [42] 1.1.2.2 Đặc điểm sinh trưởng Tỏi là các loài thực vật sống lâu năm, phát triển tốt trong vùng ôn đới của Bắc bán cầu. Phần lớn các chồi cây trong các loài thuộc chi hành đều gia tăng trưởng bằng cách tạo ra các chồi nhỏ hay “mầm cây” xung quanh chồi già, cũng như bằng cách phát tán hạt. Một vài loài có thể tạo ra nhiều củ (quả) nhỏ trong cụm hình đầu ở gốc lá, tạo ra cụm nhỏ gọi là “ mắt hành (tỏi)” (chẳng hạn như A. cepa nhóm Proliferum). Các mắt này có thể phát triển thành cây và thường được thu hoạch vào cuối đông, đầu xuân [1]. 1.1.3 Thành phần trong tỏi Thành phần dinh dưỡng của tỏi tươi được thể hiện trên Bảng 1.2. 6 Bảng 1.2. Giá trị dinh dưỡng trong 100 g tỏi tươi [35] Năng lượng 623 kJ (149 kcal) Carbohydrate 33,06 g Đường 1,00 g Chất xơ thực phẩm 2,1 g Chất béo 0,5 g Protein 6,39 g β-caroten 5,0 ߤg Thiamin (Vitamin B1) 0,2 mg Riboflavin (Vitamin B2 ) 0,11 mg Niacin ( Vitamin B3) 0,7 mg Axit pantotheic ( Vitamin B5 ) 0,596 mg Vitamin B6 1,235 mg Axit folic ( Vitamin B9) 3 ߤg Vitamin C 31,2 mg Canxi 181 mg Sắt 1,7 mg Magie 25 mg Mangan 1,672 mg Phospho 153 mg Kali 401 mg Natri 17 mg Kẽm 1,16 mg Selen 14,2 ߤg 7 Qua bảng thành phần dinh dưỡng của tỏi cho thấy trong thành phần hóa học của tỏi có chứa nhiều các chất như: khoáng chất, chất béo, đường, protein và các vitamin… Vì vậy, nó là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho cơ thể một năng lượng. Khi ta sử dụng đều đặn hàng ngày giúp cho cơ thể có hệ miễn dịch cao, làm giảm nguy cơ mắc các bệnh tiểu đường, viêm khớp, tim mạch, ung thư, giúp cho cơ thể phòng trừ một số chứng bệnh thiếu vitamin. Ngoài ra, tỏi có chứa rất nhiều hợp chất có hoạt tính y dược cao chủ yếu là các hợp chất chứa lưu huỳnh như: alliin, alliinase, allicin, S - Allylcysteine, diallyl sulfide, Allylmethyltrisulfide (Bảng 1.3) [6], [33], [36]. Bảng 1.3. Kết quả khảo sát định tính các thành phần hóa học của tỏi [ 6] Hợp chất Hàm lượng các hợp chất có tính y dược cao Alliin *** Allicin *** Allinase *** S - Allylcysteine ** Diallyl sulfide *** Allyl trisulfide ** Acid nicottinic ** Allycetoin ** Ajoene * Tinh dầu *** Linalol ** Geraniol ** Citral ** Allium Ghi chú: ** * Hàm lượng thấp ** Hàm lượng trung bình *** Hàm lượng cao 8 1.1.4 Tác dụng sinh học của tỏi Theo đông y, tỏi có vị cay, tính ấm, hơi có độc, vào 2 kinh Can, Vị. Tỏi có tác dụng thông khiếu, giải phong, sát trùng, tiêu nhọt, hạch. Theo y học hiện đại cho rằng tỏi được xem như dược phẩm trị bách bệnh, có chứa nhiều hợp chất sinh học tự nhiên, các hợp chất lưu huỳnh có trong tỏi có tỷ lệ cao tới trên 60% và chính các hợp chất này mang lại tác dụng hiệu quả đối với cơ thể. Đã có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước về tác dụng của củ tỏi và kết quả cho thấy [2], [4], [6], [25], [34]: 1.1.4.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm Tỏi chứa hàng trăm thành phần có hoạt tính sinh học, nhất là allicin, alliin, SAllycystein, diallysufur, ajone, allylmethyltrisulfur, enzyme alliinase nên có khả khuẩn phổ rất rộng. Tỏi có thể diệt được rất nhiều loại vi khuẩn , kể cả trực trùng đồ hộp, lao, tiêu chảy, thương hàn, kiết lỵ, tụ cầu khuẩn…. Danh sách mới nhất cho thấy tỏi diệt được 72 loại vi khuẩn, vius, kể cả cúm, HIV…v.v. Cơ chế hình thành khi ta cắt nhân tỏi thành những lát mỏng hoặc dã nhỏ thì xảy ra biến đổi hóa học, dưới tác dụng của phân hóa tố anilaza, chất alliin biến đổi thành allicin Được chứng minh là một chất kháng tự nhiên mạnh, mạnh bằng 1/5 thuốc penicillin và 1/10 thuốc tetraccycline. Diệt khuẩn rất mạnh đối với các tụ cầu khuẩn, thương hàn, phó thương hàn, nấm độc, một số loại siêu vi trùng. Nước tỏi pha loãng 125000 mà vẫn có dấu hiệu ức chế nhiều loại vi trùng gram âm, gram dương như: saphylococus, streptococus, salmonella, V.cholerae. Các chất Azooene, dianllil disulfide, diallil - triusulfide và các hoạt chất chứa lưu huỳnh khác ( được tạo ra khi tỏi tươi giã nát) có khả năng ức chế 70 loại vi khuẩn gram (-) và gram (+) kể cả vi khuẩn bệnh hủi, bệnh lao. Thậm chí nó còn kháng được cả những vi khuẩn đã lờn thuốc kháng sinh thường dùng, khi phối hợp với cloramphenicol hoặc streftomicin, tỏi làm tăng hiệu lực kháng sinh của chúng. 9 Kháng vius: tỏi có thể ngăn ngừa được một số bệnh gây ra do virus gây lở mồm long móng bò, ngựa, trâu. Diệt ký sinh trùng và nguyên sinh động vật: Nước ép tỏi có tác dụng chữa bệnh đường ruột do nguyên sinh lamblia intestinalis gây ra. Với lỵ amid do antamocba histolytica gây ra cũng bị diệt ngay ở dịch ép tỏi ở nồng độ thấp. Tỏi có tác dụng diệt giun sán như giun đũa, giun kim, giun móc và trứng của chúng. Xua muỗi và diệt côn trùng: Nhiều loại côn trùng như gián, muỗi (aedes truyền bệnh sốt xuất huyết, culex truyền bệnh viêm não Nhật Bản) rất sợ mùi tỏi. Tỏi còn giất chết được các ấu trùng muỗi (lăng quăng) với liều lượng rất thấp 25 ppm cho các chất chiết hoặc 2 ppm cho dầu tỏi. 1.1.4.2 Tác dụng dưỡng nhan, ích thọ, làm chậm sự lão hóa Các nghiên cứu của Bác sĩ Robertlin đã thữa nhận rằng tỏi có tác dụng dưỡng nhan ích thọ, làm chậm sự lão hóa. Đó là khả năng bảo vệ hồng cầu không bị ôxy hóa và khống chế phần tử tự do sinh ra trong quá trình ôxy hóa để các phần tử này không tác động đến quá trình lão hóa. Ăn tỏi thường xuyên còn giúp khả năng phục hồi sức khỏe và chống sự già nua. Trong tỏi chứa vitamin B1, chất xúc tác không thể thiếu trong quá trình trao đổi đường. Quá trình trao đổi đường diễn ra thuận lợi sẽ khiến cho máu có được tình trạng kiềm tốt. Nếu thiếu vitamin B1, sức đề kháng của cơ thể đối với bệnh tật sẽ giảm sút, dễ mắc các bệnh về da. Tỏi cũng chứa vitamin B2, loại vitamin B2 tự nhiên này không giống với loại vitamin B2 tổng hợp từ các chất hóa học. Vitamin B2 có trong tỏi chứa acid flavin monucleotide và acid flavin dinucleotide, chúng là chất xúc tác không thể thiếu trong quá trình trao đổi protein sẽ ảnh hưởng đến vẻ đẹp của làn da bạn, bởi vậy vitamin B2 có trong tỏi có tác dụng duy trì vẻ đẹp khỏe mạnh cho làn da. Vitamin B2 chứa trong tỏi mang các loại acid là chất men chuyển đổi chất protein cần thiết. 10 Sự chuyển đổi này có ảnh hưởng đến vẻ đẹp của làn da vì vitamin B2 có tác dụng giữ cho da đẹp. Trong tỏi còn có vitamin C, nó có tác dụng tăng cường tính đàn hồi của mạch máu, chống các bệnh về máu, giải độc, ngăn ngừa sự xuất hiện của các hắc tố, bởi vậy tỏi có thể ngăn ngừa và xoa nếp nhăn. Tỏi còn chứa vitamin E có tác dụng tăng cường sức đàn hồi của huyết quản, chống bệnh hoại huyết, giải độc. Vì vậy, tỏi có thể phòng ngừa da già mốc, da đồi mồi. Tỏi dùng bên ngoài thúc đẩy tuần hoàn máu, tẩy lớp sừng lão hóa trên da, làm da mềm và đàn hồi, phòng nắng, phòng lắng hắc tố, tẩy vết đốm, làm trắng da, chống bạc tóc, rụng tóc. Tỏi thường được làm thành các mỹ phẩm như cao tỏi và rượu tỏi, có tác dụng bảo vệ làn da làm mất các vết đốm. 1.1.4.3 Tỏi ngăn chặn sự đông máu Tỏi có tác dụng ngăn ngừa sự đông máu cục, một nguy cơ của kích tim và tai biến động mạch não. Máu cục gây ra do sự dính chùm của tiểu cầu mỗi khi có dấu hiệu cơ thể bị thương để ngăn ngừa bạch huyết. Trong tỏi có chất Ajoene mà bác sĩ Eric Block, Đại học Nữu Ước khám phá ra. Theo ông ta, chất này có công hiệu như Aspirin trong việc làm giảm sự đóng cục của máu, lại rẻ tiền mà ít tác dụng phụ không muốn. Điều này cũng phù hợp với nhận xét của bác sĩ I.S.Menon là miền nam nước Pháp, khi ngựa bị máu đóng cục ở chân thì nông gia đều chữa khỏi bằng cách cho ăn nhiều tỏi và hành. Bệnh viện Hải Quân Hoa Kỳ trong trại Pendleton, California, cũng công bố là tỏi có chất ngừa đông máu đo đó có thể làm máu lỏng và ngăn ngừa tai biến động mạch máu não, kích tim vì máu cục. Các nhà thảo mộc học xưa kia cũng nói là tỏi làm máu loãng hơn. Tác dụng này diễn ra rất mau, chỉ vài giờ sau khi dùng tỏi. Chưa có trường hợp nào trong đó ăn nhiều tỏi đưa đến máu loãng rồi băng huyết, vì tỏi chỉ làm máu loãng tới mức bình thường thôi. 11 1.1.4.4 Tác dụng với rối loạn tiêu hóa, rối loạn cơ quan Tỏi đặc biệt tốt để phòng tránh các rối loạn tiêu hóa. Kích thích tiết dịch vị, tiết mật. Phòng tránh các nhiễm khuẩn dạ dày ruột. Tỏi có tác dụng trị các chứng rối loạn tiêu hóa do men hoặc do thần kinh gây khó tiêu, đầy hơi, trướng bụng, bí trung tiện, chống co thắt dạ dày ruột. 1.1.4.5 Tác dụng giải độc kim loại nặng Tỏi có tác dụng bảo vệ cơ thể chống nhiễm độc các kim loại nặng . Hợp chất sulfur của tỏi là chất giải độc chì mãn tính. Sau khi ăn tỏi hàm lượng chì trong mô gan và mô cơ, giảm hẳn các triệu chứng nhiễm độc giảm đáng kể. Do đó có thể phòng chống bệnh nghề nghiệp nhiễm độc chì cho các công nhân thường xuyên phải tiếp xúc với các sản phẩm chì như công nhân khai thác và chế biến chì, sản xuất accu chì, súc rửa bồn xăng có pha chì, bằng cách ăn tỏi hàng ngày. Với các trường hợp nhiễm độc kim loại nặng như thủy ngân, cadium và các chế phẩm của chúng như methyl mircury, pheny mercury. Tỏi có tác dụng ngang với các thuốc giải độc kim loại nặng thường dùng như BAL ( Bristish Anti Lewisite ) hoặc DMSA ( 2,3 dimercapto succinic acid ). 1.1.4.6 Tỏi đề phòng tắc nghẽn mạch máu Trong nghiên cứu, người ta đã thấy nước tỏi có tác dụng phòng tắc nghẽn mạch máu nhờ khả năng phân giải và hòa tan một loại protein dễ gây tắc. Nhiều chứng minh qua nghiên cứu đã thấy thuốc hỗn hợp có tỏi có tác dụng như aspirin. Vì vậy, các chuyên gia y tế đã khuyên người bệnh tăng mỡ máu cần ăn từ 3 - 4 nhánh tỏi mỗi ngày. 1.1.4.7 Tác dụng giảm đường huyết Tỏi có tác dụng gia tăng sự phóng thích Insullin tự do trong máu, tăng cường chuyển hóa glucose trong gan, giảm lượng đường trong máu và trong nước tiểu ( tác dụng tương đương với Tolbutamid, một loại sunfamid chữa tiểu đường type II ). Do đó dùng tỏi thường xuyên hàng ngày có thể chữ bệnh tiểu đượng type II cho người 12 mắc bệnh từ 3-10 năm; đồng thời người bệnh phải tuân thủ nghiêm ngặt các điều cấm kỵ với người bệnh tiểu đường (ăn với lượng phù hợp các chất ngọt có chứa đường; thuốc lá; bia rượu; thức ăn chiên rán, quay, nướng; chất béo động vật, cùi dừa, dầu cọ. Hạn chế ăn muối, thịt có màu đỏ, ngũ cốc v.v…) 1.1.4.8 Tác dụng tăng cường hệ miễn dịch Tỏi có tác dụng đáng kể lên hệ miễn dịch; tăng hoạt tính các thực bào lymphô cyte nhất là với thực bào CD4 giúp cơ thể bảo vệ màng tế bào chống tổn thương nhiễm sắc thể AND, kháng virus, phòng chống nhiễm trùng. 1.1.4.9 Tác dụng giải độc nicotin mãn tính Tỏi là một loại thuốc giải độc nicotin mãn tính cho người nghiện thuốc lá và công nhân sản xuất thuốc lá rất hữu hiệu, làm giảm cơn đau nguy cấp ở tim, động mạch, và các rối loạn chức năng của người bệnh. 1.1.4.10 Tỏi làm giảm cholesterol để phòng bệnh tim mạch: Nghĩa là giảm lượng cholesterol bám rộng trên thành mạch. Từ đó ngăn ngừa được các bệnh xuất huyết mạch máu não, đau thắt tim, cao huyết áp và một số bệnh tim mạch khác. Nhiều nghiên cứu thấy rằng nước chiết từ tỏi để lâu ngày làm giảm 30% lượng cholesterol nên giúp phòng ngừa xơ cứng động mạch nhờ làm albumin mật độ cao (HDL), hoặc làm giảm mật độ thấy albumin (LDL). Theo Báo “Ăn uống và dinh dưỡng” của trường đại học Taffsi (Mỹ), mỗi ngày ăn hai nhánh tỏi sẽ có công hiệu ngang với uống thuốc làm giảm cholesterol. Còn các nhân viên nghiên cứu thuộc trường Đại học Dennsylvania đã phát hiện tác dụng làm giảm cholesterol và làm hạ thấp khả năng bám của mỡ trong máu. Tỏi chứa một hợp chất sinh học là allicin có khả năng tuyệt vời để bảo vệ tim mạch, do nó có thể hòa giải được một hàm lượng lớn cholesterol dư thừa trong cơ thể người và vì thế không làm cho huyết áp gia tăng. Qua phân tích cho thấy nhiều thành phần hữu cơ chứa trong củ tỏi hoạt động như là những chất hoạt huyết - chống đông đặc máu và tăng khả năng linh động của các tế bào hồng, bạch cầu…v.v. 13 Một số nghiên cứu cho thấy tỏi có thể giảm lượng cholesterol trong máu xuống 12%. Trong khi đó, một số công bố khác cho rằng tỏi chỉ có khả năng tối đa hạ cholesterol xuống dưới 9%. Tuy vậy, bất luận các chỉ số trên nằm ở ngưỡng nào thì tỏi vẫn là cây thuốc vô cùng quý giá. Bởi nếu chỉ hạ nồng độ cholesterol xuống 5% thì đã loại trừ được khả năng mang bệnh tim trên 20%. 1.1.4.11 Tỏi phòng chống ung thư Tỏi còn là vị thuốc chống ung thư hiệu nghiệm. Tỏi được thái mỏng thành từng lát để trong không khí khoảng 15 phút sẽ sinh ra chất “đại toán tố “ là chất chống ung thư, đó là hỗn hợp các chất có chứa lưu huỳnh, trong củ tỏi còn có các chất khoáng vi lượng như selen, gecmami, có tác dụng chống ôxy hóa tế bào, chống ung thư. Các vitamin C, vitamin E có khả năng ngăn chặn sự phát triển của các khối ung bướu. Theo các nhà nghiên cứu thì tỏi có công dụng trị ung thư da, ung thư dạ dày, ung thư phổi, ung thư cột sống… Được giải thích qua cơ chế: - Mọi khối ung thư đều trải qua ba giai đoạn phát triển, và ở giai đoạn nào chúng cũng bị tỏi chống phá. Trong giai đoạn đầu tiên, hoạt động của ôxy trong cơ thế qua quá trình ôxy hóa chuyển thức ăn thành năng lượng đã sản sinh ra gốc tự do ( loại chất có hại ) gây thương tổn các tế bào khiến nó phát triển bất thường. Việc ăn tỏi hàng ngày có thể vô hiệu hóa các gốc tự do. Các chất chống ôxy hóa trong tỏi có khả năng tấn công khối u trước khi nó có thể nhen nhóm. Ở giai đoạn thứ hai là giai đoạn phát bệnh, những tế bào ung thư sẽ phát triển nhanh nếu các hệ thống miễn dịch ban đầu bị phá vỡ. Lúc này tỏi sẽ có tác dụng ngăn không cho các tế bào ung thư phát triển, tiêu diệt sự phát triển của những mạch máu mới nuôi sống khối u. Một chất khoáng rất cần cho cơ thể lúc này là selen, có rất nhiều trong tỏi. Selen là một chất chống ôxy hóa rất mạnh nên có thể giúp cho cơ thể chống lại ung thư. - Các nhà khoa học Pháp thuộc Trung tâm nghiên cứu Nông học quốc gia còn đưa ra lập luận: Trong thành phần của tỏi chứa một hợp chất có khả năng ức chế 14 hoạt động của các chất gây ung thư. Tuy nhiên chúng không tác dụng trực tiếp mà kích thích các enzyme của cơ thể có khả năng ngăn chặn quá trình tạo thành các chất gây ung thư. - Ung thư phổi thì có một nghiên cứu của các chuyên gia độc chất học trường đại học Tổng hợp Queen ở Canada. Họ đưa chất dễ gây ung thư mô phổi động vật vào 2 lô chuột: lô A được tiêm chất chiết xuất từ tỏi, còn lô B dùng làm đối chứng không được tiêm. Kết quả lô A không hề hấn gì, còn lô chuột B thì ung thư phát triển. Từ năm 1952, các nhà khoa học gia Nga Xô Viết đã thành công trong việc ngăn chặn sự phát triển của một vài tế bào ung bướu ở chuột. Thí nghiệm ở Nhật Bản cho hay tỏi có thể làm chậm sự sự tăng trưởng tế bào ung thư vú ở loài chuột và có chất ôxy hóa rất mạnh để ngăn chặn sự phá tế bào do các gốc tự do gây ra. Tại viện Ung Thư M.D.Anderson Houston, các bác sĩ đã cứu một con chuột khỏi bị ung thư ruột già bằng cách cho uống chất Sulfur trong tỏi. Được biết viện Ung Thư Quốc Gia Hoa Kỳ đang đặt trọng tâm vào việc nghiên cứu khả năng trị bệnh ung thư của hợp chất sulfur này. 1.1.5 Hàm lượng mỗi ngày trong cơ thể Theo những nghiên cứu mới nhất của các nhà khoa học và tổ chức Y tế Thế giới khuyến cáo về sử dụng hàm lượng tỏi mỗi ngày trong cơ thể con người: - Người bình thường 2 g đến 5 g tỏi tươi; 0,4 - 1,2 gram bột tỏi khô. - Sử dụng 100 mg - 300 mg tỏi trích xuất chống xơ vữa động mạch. - Liều dùng để hạ cholesterol từ 20 mg - 30 mg mỗi ngày. - Điều trị cho hệ tiêu hóa cần dùng 5 g - 15 g mỗi ngày. Đối với người phát hiện bị ung thư, nếu bệnh được phát hiện và điều trị sớm ăn tỏi thường xuyên hàng ngày từ 5 g đến 20 g tỏi, đồng thời người bệnh tuân thủ nghiêm ngặt các điều kiêng kị như từ bỏ thuốc lá, bia rượu, thức ăn nướng, quay, chiên rán. Hạn chế ăn chất béo động vật, cùi dừa, dầu cọ, muối, các loại thịt có màu đỏ [2][6]. 15 1.1.6 Tìm hiểu nguồn nguyên liệu tỏi ở Việt Nam Cho đến nay vẫn chưa ai biết chính xác cây tỏi được trồng ở nước ta từ bao giờ nhưng tỏi là gia vị rất quen thuộc, được sử dụng trong nhiều món ăn của con người Việt Nam. Trên thế giới có nhiều nước trồng tỏi nhưng tỏi nước ta hiện nay được đánh giá là loại tỏi có chất lượng nhất, tính dược học cao, được nhiều nước trên thế giới tin dùng. Ở Việt Nam, tỏi được trồng ở khắp các địa phương từ Nam chí Bắc. Hiện đang có hai nhóm tỏi khác nhau là nhóm tỏi củ nhỏ, vỏ có màu tím, thơm hay còn gọi là tỏi tía, nhiều tinh dầu, được trồng ở các tỉnh phía Bắc. Nhóm củ tỏi to, màu trắng hay còn gọi là giống tỏi trắng ở các tỉnh phía Nam, nhất là ven biển miền Trung, đảo Lý Sơn - Quảng Ngãi, Bình Thuận và Ninh Thuận. Loại củ to này được trồng trên đất pha cát, thích nghi với điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm, nhiệt độ 22 - 26 °C. Trong khi đó, loại tỏi củ nhỏ sinh trưởng phát triển mạnh vào lúc thời tiết mát, se lạnh được trồng ở các tỉnh phía Bắc như: Hải Dương, Bắc Ninh, Thái Bình, Hòa Bình…v.v. Sản lượng tỏi nước ta năm 2009 đạt 2000 tấn, trong đó: Lý Sơn trồng được 277/295 ha tỏi, năng suất khô gần 59 tạ/ha, sản lượng đạt 1.616 tấn, tăng 56,96% so với cùng kỳ năm trước, huyện Kinh Môn - Hải Dương đứng đầu về sản lượng tỏi của tỉnh trong 302,1 ha tỏi , năng suất tỏi khô khoảng 62 tạ/ha. Tỏi nước ta có chất lượng cao đặc biệt là tỏi của Lý Sơn - Quảng Ngãi, tỏi Phan Rang - Ninh Thuận, xuất khẩu sang nhiều thị trường nước ngoài: Lào, Malaysia, Singapore, Đài Loan, Hàn Quốc, Canada….. 1.2 LÊN MEN VÀ CÁC BIẾN ĐỔI SAU QUÁ TRÌNH LÊN MEN 1.2.1 Khái niệm chung Sự lên men theo nghĩa rộng là quá trình trao đổi chất, qua đó các chất hữu cơ mà trước tiên là đường bị biến đổi dưới tác dụng của các enzyme, của vi sinh vật. Dựa vào cơ chế của quá trình có thể chia ra: lên men yếm khí và lên men hiếu khí. 16 Lên men yếm khí là quá trình phân giải bằng enzyme các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản mà không có sự tham gia của ôxy phân tử. Ví dụ như lên men rượu, lên men axetonbutylic, lên men lactic..v.v. Lên men hiếu khí cũng là quá trình phân giải đường thành các hợp chất đơn giản nhưng cần phải có ôxy tự do . Ví dụ như lên men accetic, lên men citric..v.v [5], [7]. 1.2.2 Khái niệm lên men tỏi đen Hiện nay, chưa có một khái niệm cụ thể nào về lên men tỏi đen. Tuy nhiên, lên men tỏi đen được nhiều nhà nghiên cứu cho là quá trình lên men chậm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao được kiểm soát chặt chẽ, xảy ra sự trao đổi chất và các biến đổi các thành phần hóa học và các hoạt tính sinh học của tỏi, trong một khoảng thời gian nhất định để tạo thành sản phẩm có giá trị về mặt dinh dưỡng và y dược [10], [32], [41]. 1.2.3 Các biến đổi chung của tỏi theo thời gian lên men Theo một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Trong quá trình lên men tỏi đen, xảy ra nhiều sự biến đổi về các thành phần hóa học và các hoạt tính sinh học của tỏi như sự biến đổi hàm lượng carbohydrate, pH, acid amin, cường độ màu nâu, polyphenol, flavonoid, các hợp chất lưu huỳnh v.v… và khả năng chống ôxy hóa của dịch chiết tỏi đen là rất cao. Theo các tác giả đã nghiên cứu và cho thấy dưới tác dụng của nhiệt độ cao, độ ẩm lớn trong thời gian dài hàm lượng carbohydrate tăng cao hơn gấp nhiều lần so với tỏi nguyên liệu, như theo nghiên cứu của Choi và cộng sự đến từ Hàn Quốc đã cho thấy hàm lượng đường khử tăng khoảng 6 lần, từ 2,73g/kg của ngày thứ 7 đến 16,07g/kg vào ngày thứ 35. Cũng theo nhóm tác giả này cho thấy pH giảm trong quá trình lên men, từ 6,33 giảm xuống còn 3,74 [14]. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng hàm lượng các acid amin, polyphenol (từ 13,91mg GAE/g trong tỏi tươi tăng lên 58,33mg GAE/g trong tỏi đen), flavonoid (từ 3,22mg RE/g trong tỏi sống lên đến 16,26mg RE/g trong tỏi đen) và khả năng chống ôxy hóa của tỏi đen tăng 17 lên đáng kể so với tỏi sống ban đầu (khả năng bắt gốc tự do DPPH, tổng năng lực khử...) [14]. Theo nghiên cứu của Kim và cộng sự hàm lượng phenolic và flavonoid của tỏi khi chịu các điều kiện xử lý nhiệt khác nhau cũng đều cao hơn tỏi tươi [17]. Cũng theo nghiên cứu của Bae và cộng sự đến từ Hàn Quốc đã chỉ ra rằng: hàm lượng S - Allyl cysteine tăng lên đáng kể trong quá trình sản xuất tỏi đen, cường độ màu nâu cũng tăng cao theo thời gian lên men. Quá trình lên men đã xảy ra phản ứng chuyển các hợp chất chứa lưu huỳnh như methioni, cystein, methanethiol.. thành những hợp chất mới chứa lưu huỳnh có khả năng tan trong nước như Alliin, Isoalliin, Methionin, các dẫn xuất của Cysteine [10]. Đây là những hợp chất rất quan trọng góp phần vào việc làm tăng tác dụng của sản phẩm tỏi đen thu được. Trong quá trình lên men xảy ra những sự biến đổi như trên có ý nghĩa lớn về mặt dinh dưỡng và y dược. 1.3 TỔNG QUAN VỀ TỎI ĐEN 1.3.1 Tên gọi và lịch sử Tỏi đen (Black garlic) là sản phẩm được chế biến bằng cách lên men chậm, dưới sự kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ và độ ẩm trong nhiều ngày, sau một thời gian nhất định sẽ cho ra sản phẩm có hương vị ngọt ngào giống trái cây và có giá trị cao nhờ các hoạt tính sinh học được hình thành trong quá trình lên men. Tỏi có màu đen, vị ngọt , không còn mùi cay hăng của tỏi thường và có tác dụng tốt hơn rất nhiều so với tỏi thường [31], [41]. Hình 1.3. Hình ảnh sản phẩm tỏi đen 18 Tỏi đen có xuất xứ lâu đời từ Hàn Quốc, đặc biệt trong một thập kỉ trở lại đây được biết đến như một sản phẩm bổ dưỡng, độc đáo và dần được thương mại hóa mạnh mẽ và rộng khắp thế giới. Tỏi đen được giới thiệu rộng rãi tới công chúng bởi người Nhật vào năm 2005. Các sản phẩm tỏi đen đang nổi lên đình đám như là một dạng thực phẩm có lợi cho sức khỏe với rất nhiều bằng chứng chứng minh tác dụng có lợi cho sức khỏe con người. Năm 2011, các sản phẩm tỏi đen được tiêu thụ tại thị trường Hàn Quốc ước tính khoảng 94 triệu đô, và sẽ phát triển một cách vũ bão trong vài năm tới như là một sản phẩm mang lại sức khỏe cho con người. Tỏi đen có thể sử dụng ở dạng nguyên củ, ở dạng tách chiết, và cũng có thể sử dụng như là nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm khác như đồ uống, bánh kẹo, kem v.v… Không chỉ ở Hàn Quốc, Nhật Bản mà kể cả người tiêu dùng khắp châu Âu, Bắc Mỹ đều ưa chuộng món ăn này [19] [40]. 1.3.2 Tình hình nghiên cứu tỏi đen trên thế giới Tỏi đã được sử dụng phổ biến trên thế giới từ hơn 4000 năm trước, dùng làm gia vị thực phẩm - kích thích tiêu hóa, dùng như một loại thuốc chữa bệnh: rối loạn chuyển hóa, viêm khớp, tiểu đường, cảm lạnh, sốt rét, lao… Những nghiên cứu gần đây đã phát hiện thêm nhiều công dụng của tỏi như: ức chế, tiêu diệt tế bào ung thư, hạ huyết áp, giảm cholesterol máu, phòng ngừa trụy tim mạch, ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh… Tuy nhiên, nhược điểm cố hữu của tỏi là mùi khó chịu do các hợp chất sulfur gây ra. Để khắc phục nhược điểm này, các nhà khoa học Nhật Bản, Hàn Quốc đã lên men tự nhiên tỏi tươi để tạo ra tỏi đen. Kết quả lên men tỏi tươi thành công mĩ mãn, vừa khắc phục được mùi khó chịu của tỏi, vừa làm tăng tác dụng chống ôxy hóa của tỏi đen lên nhiều lần so với tỏi tự nhiên [31]. Tỏi đen có xuất xứ từ Hàn Quốc và có bề dày lịch sử, kéo dài hàng trăm năm và được biết đến bởi những lợi ích sức khỏe. Tuy nhiên, sản phẩm độc đáo này mới chỉ thâm nhập vào thị trường trên thế giới vào những năm đầu tiên thế kỉ 21, là người đầu tiên đưa tỏi đen vào thị trường Mỹ với thương hiệu “Black garlic” nhà sáng chế Scott Kim là một trong số cá nhân tiên phong phát triển tỏi đen. Scott Kim 19 đã bắt đầu sản xuất tỏi đen vào năm 2005 và chỉ 2 năm sau đó sản phẩm này trở nên phổ biến tại Mỹ, và sau đó họ mở thêm chi nhánh tại California [38]. Quá trình lên men đã xảy ra phản ứng chuyển các hợp chất chứa lưu huỳnh như methioni, cystein, methanethiol… thành những hợp chất mới chứa lưu huỳnh có khả năng tan trong nước như S-Allyl-L-cysteine, Alliin, Isoalliin, Methionin, các dẫn xuất của Cysteine… Đây là những hợp chất rất quan trọng góp phần vào việc làm tăng tác dụng của sản phẩm tỏi đen thu được. Ngoài ra, sau khi lên men tự nhiên, hàm lượng carbonhydrate đã tăng cao hơn rất nhiều so với tỏi ban đầu. Những kết quả nghiên cứu mới đây cho thấy dịch chiết tỏi đen có hiệu lực mạnh kháng lại các tế bào khối u do vậy có tác dụng phòng và hỗ trợ điều trị ung thư, nó còn có tác dụng điều hòa đường huyết [10], [14]. Tỏi đen gần đây đã được giới thiệu với thị trường Hàn Quốc như là một sản phẩm y tế. Tỏi đen được hình thành qua quá trình lên men tỏi ở nhiệt độ và độ ẩm cao, gây ra tỏi chuyển sang màu đen bởi các hợp chất màu nâu. Hơn nữa, tỏi đen không có mùi vị khó chịu như tỏi tươi. Điều này là do sự thay đổi của các hợp chất allicin, có trách nhiệm đối với các mùi hăng, thành các hợp chất chống ôxy hóa tan trong nước có hoạt tính sinh học như S-Allylcysteine, tetrahydro-β-carbolines, và các hợp chất như alkaloids, flavonoid S-Allylcysteine được hình thành bởi các dị hóa của γ-glutamylcysteine và nó ức chế quá trình ôxy hóa liên quan đến quá trình lão hóa và các bệnh khác nhau. Các dẫn xuất tetrahydro-β-Carboline đã được xác định trong quá trình chiết xuất dịch tỏi đen, nó cũng cho thấy được tác dụng chống ôxy hóa. Các dẫn xuất tetrahydro-β-Carboline được hình thành bằng cách ngưng tụ giữa tryptophan và aldehyde, tương tự như việc sản xuất axit pyruvic bằng con đường allin - allicin hoặc phản ứng Maillard. Hơn nữa, một số nghiên cứu đã báo cáo rằng khi chiết xuất tỏi đen có các chất chống ôxy hóa, chống dị ứng, chống bệnh tiểu đường, chống viêm, và tác dụng chống ung thư [10], [14], [17]. Hiện nay trên thế giới, tỏi đen đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, đặc biệt tại các nước châu Á. Các nghiên cứu như: nghiên cứu của Choi và cộng sự đến từ Hàn Quốc về “ Hóa lý và thuộc tính chống ôxy hóa của tỏi đen” 20 [14], cũng theo Bae và cộng sự đã nghiên cứu về “ Những thay đổi của S-Allyl cysteine và tính chất hóa lý của tỏi đen trong quá trình xử lý nhiệt” [10], các nhà khoa học ở Trung Quốc như Lei và cộng sự cũng đã nghiên cứu về “ Các phân tích Saccharide trong tỏi đen và hoạt động chống ôxy hóa của nó” [20]…v.v. Tỏi đen đã được sử dụng khá phổ biến không chỉ làm thức ăn mà còn được nghiên cứu sử dụng trong ngành công nghệ dược phẩm, thực phẩm chức năng, làm thuốc chống ôxy hóa, tăng cường miễn dịch, hỗ trợ điều trị ung thư. Trong ngành thực phẩm, nước uống giải khát tỏi đen đóng chai và các dạng chế phẩm khác nhau như cao tỏi đen, viên nang mềm tỏi đen đã và đang được lưu hành rộng rãi tại Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Singapore… và đã được người dân ưa thích nhờ có thêm tác dụng bảo vệ sức khỏe. 1.3.3 Tình hình nghiên cứu tỏi đen tại Việt Nam Tại Việt Nam, Trung tâm nghiên cứu ứng dụng và sản xuất thuốc của Học viện Quân Y đã trực tiếp nghiên cứu sản xuất thành công tỏi đen trên nguồn nguyên liệu tỏi Lý Sơn - Quảng Ngãi. Tỏi đen có màu đen, không có vị hăng cay như tỏi tươi, mà có vị chua ngọt dịu nhẹ giống như các loại trái cây, chỉ cần bóc lớp vỏ ngoài là có thể ăn được. Tỏi đen có thể bảo quản trong thời gian dài. Thành công này không những góp phần chăm sóc sức khỏe cộng đồng mà còn giúp tăng thu nhập cho người trồng tỏi ở Việt Nam, mở ra hướng phát triển thương mại cho cây tỏi trong tương lai gần [39], [40]. Tiến sĩ Vũ Bình Dương của Học Viện Quân Y, chủ nhiệm đề tài nghiên cứu quy trình lên men tỏi tươi thành tỏi đen cho biết: Ở Việt Nam, có nhiều loài tỏi đặc hữu quý như tỏi Lý Sơn, tỏi Phan Rang... Tỏi Lý Sơn có những giá trị đặc biệt so với các loại tỏi khác, về tác dụng cũng như giá trị kinh tế đã được đưa vào danh mục sản phẩm quốc gia. Tuy nhiên, cũng giống như các loại tỏi khác, tỏi Lý Sơn mới chỉ được sử dụng ở dạng tươi. Từ thực tế đó, nhóm các nhà nghiên cứu của Học Viện Quân Y đã chọn đề tài cấp Nhà nước mã số KC10.TN05/11 - 15 ''Nghiên 21 cứu lên men tạo tỏi đen từ tỏi Lý Sơn và đánh giá tác dụng sinh học của sản phẩm tạo ra'' [31], [37]. Ở nước ta, số lượng tỏi tiêu thụ trong nước và xuất khẩu là rất lớn. Riêng ở tỉnh Ninh Thuận, tỏi là sản phẩm nổi tiếng đã được người dân cả nước biết đến. Cây tỏi là cây chủ lực mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nông dân địa phương. Tỏi được tập trung tại các xã Vĩnh Hải, Thanh Hải, Nhơn Hải của huyện Ninh Hải, phường Văn Hải, Mỹ Hải, Mỹ Bình của thành phố Phan Rang - Tháp Chàm và một số vùng của huyện Thuận Bắc. Tổng diện tích của tỏi toàn tỉnh hiện nay là 216 ha cho sản lượng tỏi tươi lên đến 1500 tấn/năm. Tuy vậy, trong tỉnh hiện nay chưa có cơ sở nào chế biến tỏi. Tỏi sau khi thu hoạch được người dân bán dưới dạng tỏi tươi hoặc tỏi đã phơi khô. Giá tỏi tươi bình quân khoảng 70.000đồng/kg, tỏi khô có giá khoảng 100.000đồng/kg. Trong khi đó tỏi đen xuất khẩu ra thị trường Hàn Quốc, Nhật Bản có giá lên khoảng 3 triệu – 5 triệu đồng/kg; giá bán tỏi đen trong nước hiện nay dao động tùy theo loại tỏi đen từ 1,4 triệu đến 2 triệu đồng/kg. Thực hiện chương trình hỗ trợ doanh nghiệp về Khoa học và Công nghệ giai đoạn 2011 - 2015 đã được UBND tỉnh Ninh Thuận ban hành tại Quyết định số 1323/QĐ - UBND, ngày 15/6/2011, trong năm 2012 Sở Khoa học và Công nghệ đã giúp cho Hội Nông dân tỉnh đăng ký bảo hộ độc quyền nhãn hiệu tập thể tỏi Phan Rang. Ngày 19/9/2013 Cục Sở hữu trí tuệ đã có Quyết định số 51716/QĐ - SHTT, cấp Giấy chứng nhận đăng kí nhãn hiệu số 212580 cho tỏi Phan Rang. Đây là thành công bước đầu của quá trình phát triển thương hiệu cho các đặc sản trong tỉnh nhà, trong tiến trình hội nhập Quốc tế [37]. Theo các nhà khoa học, sau khi tỏi tươi được lên men trong quy trình từ 40 60 ngày, những tép tỏi tươi màu trắng, sẽ chuyển thành màu đen, có vị ngọt, không còn mùi hăng cay của tỏi tươi. Ngoài ra, các nhóm hợp chất có trong tỏi sẽ tăng đáng kể sau khi lên men, trong đó hàm lượng đường tăng khoảng 13 lần, fructose tăng 52 lần, đặc biệt là SAC (S-Allyllcystein), chất đã được chứng minh có tác dụng mạnh của tỏi đen - tăng 6 lần so với tỏi tươi. Các nghiên cứu về tác dụng sinh học của tỏi đen cũng cho thấy, hợp chất sunfur hữu cơ, dẫn xuất của tetrahydro-β- 22 carboline được hình thành từ quá trình lên men có hoạt tính mang dạng gốc tự do và ức chế quá trình perôxy hóa lipid cao hơn tỏi thường. Dịch chiết tỏi đen có hiệu lực mạnh kháng lại các tế bào khối u do vậy có tác dụng phòng và hỗ trợ điều trị ung thư. Nghiên cứu cũng chỉ ra, tỏi đen giàu SAC, làm giảm sự phát sinh của khối u ruột kết và các tụ điểm ẩn khác thường, những dấu hiệu lâm sàng sớm nhất của ung thư ruột kết. Ngoài ra, tỏi đen còn có tác dụng điều hòa đường huyết [40]. Theo các nhà khoa học của Học Viện Quân Y: Thí nghiệm với hình chuột chiếu xạ sinh gốc tự do cho thấy, dịch chiết tỏi đen có tác dụng chống ôxy hóa tăng từ 2 - 4 lần và bảo vệ các cơ quan miễn dịch như lách, tuyến ức, hạch tốt nhiều hơn so với tỏi tươi. Dịch chiết tỏi đen khi sử dụng dài ngày khá an toàn và không ảnh hưởng tới chức năng sinh lí, sinh hóa của động vật thí nghiệm [37]. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu sẽ đề xuất hình thành dự án sản xuất thử nghiệm, bào chế và sản xuất các sản phẩm từ tỏi đen dưới dạng viên nang mềm, nước uống để bán ra thị trường với giá thành từ 250 - 300 nghìn đồng/150 gr, giá rẻ hơn rất nhiều so với giá nhập khẩu tỏi đen từ Nhật Bản. Nếu hiệu ứng tốt, sẽ nâng quy mô sản xuất và chuyển giao công nghệ cho các cá nhân, tổ chức ngay tại vùng trồng tỏi Lý Sơn [37]. Nói về khả năng thương mại hóa, TS.Vũ Bình Dương tỏ ra rất lạc quan, bởi thực tế hiện nay trên thế giới, tỏi đen đã được sử dụng khá phổ biến không chỉ làm thức ăn mà còn làm thuốc chống ôxy hóa, tăng cường miễn dịch, hỗ trợ điều trị ung thư. Nước uống giải khát tỏi đen đóng chai và các dạng chế phẩm khác (cao tỏi đen, viên nang mềm tỏi đen…) đã và đang lưu hành rộng rãi tại Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Singapore.. được người dân ưa thích nhờ hương vị dễ chịu, đồng thời có thêm tác dụng bảo vệ sức khỏe, làm giảm mệt mỏi, tăng sức đề kháng, cải thiện xơ vữa động mạch, cao huyết áp, cải thiện chức năng hệ tiêu hóa và đường ruột, phòng chống ung ,tim mạch, tiểu đường…v.v. Với những kết quả công nghệ lên men tỏi đen trên đây cho thấy sản phẩm tỏi đen thực sự là sản phẩm quý phục vụ chăm sóc sức khỏe cộng đồng của thế kỉ 21, có tiềm năng mang lại nguồn thu lớn cho các tỉnh trồng tỏi. Hy vọng rằng thời gian 23 tới đây, các doanh nghiệp trong các tỉnh như Quảng Ngãi, Ninh Thuận… có thể ứng dụng công nghệ này để tạo ra sản phẩm mới đặc thù và có giá trị cao để phục vụ nhu cầu của người dân trong cũng như ngoài tỉnh. 1.3.4 Thành phần hóa học của tỏi đen Tỏi đen chủ yếu chứa các acid amin, peptide, protein, enzyme, glycosides, vitamin, chất béo, các chất vô cơ, carbonhydrate và các hợp chất lưu huỳnh và một số thành phần khác [41]. - Tỏi đen chứa hầu hết các loại acid amin thiết yếu trong cơ thể, nhiều nhất là : glutamate, arginine, acid aspartic, valine… - Trong tỏi đen chứa các loại vitamin như: Vitamin A, vitamin B, vitamin C - Trong tỏi đen có chứa các loại nguyên tố như: kali, photphate, magie, canxi, silic, nhôm, kẽm.. ngoài ra còn chứa nhiều selenium, germanium… - Trong quá trình lên men, xảy ra phản ứng chuyển hoá các hợp chất chứa lưu huỳnh như methionin, cystein, methanethiol thành những hợp chất mới chứa lưu huỳnh có khả năng tan trong nước như S-Allyl-L-cysteine, Alliin, Isoalliin, Methionin, Cycloalliin, các dẫn chất của Cysteine, các dẫn chất của Tetrahydro-β-carboline. 1.3.5 Tác dụng sinh học của tỏi đen Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học, tỏi đen ngoài công dụng dinh dưỡng còn là thuốc quý, tốt cho người bị bệnh tim, bảo vệ tế bào gan, dùng tốt trong các trường hợp viêm gan, xơ gan, gan nhiễm mỡ, giúp bảo vệ cơ quan tạo máu, kích thích tiêu hóa, giúp ăn ngủ tốt đặc biệt ở người cao tuổi. Tạp chí dinh dưỡng của Hiệp hội Dinh dưỡng Mỹ cùng từng đăng thông tin về kết quả nghiên cứu của nhiều chuyên gia khẳng định tỏi đen ngăn chặn sự suy giảm của tế bào miễn dịch trên những bệnh nhân tiền ung thư, tăng cường khả năng chống lại khối u. Cơ chế tác dụng của tỏi đen không phải tác dụng trực tiếp gây độc lên tế bào mà thông qua con đường kích thích, đáp ứng miễn dịch, loại trừ khả năng di căn của các tế bào khối u. Nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra, tỏi đen giàu các hoạt chất, làm 24 giảm sự phát sinh của khối u ruột kết và các tụ điểm ẩn khác thường, những dấu hiệu ẩn lâm sàng sớm nhất của ung thư ruột kết. Ngoài ra, tỏi đen có tác dụng hiệu lực hóa liệu dự phòng đối với các tác nhân gây ung thư bằng cách ức chế sự nhân lên của tế bào khối u. Cùng với đó, tỏi đen còn có tác dụng điều hòa đường huyết, như vậy, có thể thấy tỏi đen được tạo ra sau quá trình lên men có tác dụng sinh học hơn hẳn so với tỏi thông thường [10], [14], [17], [30], [31], [40], [41]. 1.3.5.1 Tỏi đen ngăn ngừa và phòng chống ung thư Sau quá trình lên men, trong tỏi đen hàm lượng SAC (S-Allyl cysteine) tăng cao gấp nhiều lần so với tỏi tươi. Điều này có ý nghĩa rất quan trọng trong việc ngăn ngừa và phòng chống ung thư. Các nghiên cứu về tác dụng sinh học của tỏi đen cho thấy: các hợp chất sunful hữu cơ, dẫn xuất của tetrahydro-β-carbolines được hình thành từ quá trình lên men có hoạt tính mạnh, dọn gốc tự do và ức chế quá trình perôxy hóa lipid cao hơn tỏi thường. Kết quả nghiên cứu mới đây cho thấy dịch chiết tỏi đen có hiệu lực mạnh kháng lại các tế bào khối u, do vậy có tác dụng phòng và hỗ trợ điều trị ung thư. Cơ chế tác dụng của tỏi đen không phải bằng cách trực tiếp gây độc tế bào mà thông qua con đường kích thích đáp ứng miễn dịch, loại trừ khả năng di căn của các tế bào khối u. Nghiên cứu cho thấy rằng tỏi đen giàu SAC làm giảm sự phát sinh của ung thư ruột kết và các tụ điểm ẩn khác thường, những dấu hiệu lâm sàng sớm nhất của ung thư ruột kết. Kết quả nghiên cứu còn cho thấy tỏi đen có hiệu lực hóa liệu dự phòng đối với các tác nhân gây ung thư bằng cách ức chế sự nhân lên tế bào khối u. 1.3.5.2 Tỏi đen ngăn ngừa bệnh tiểu đường Tỏi đen có tác dụng điều hoa đường huyết nhờ vào S-methyl-L-cysteine sulfoxide và S-Allyl cysteine sulfoxide, sulfide có chứa G-6-P enzyme NADPH có tác dụng ngăn chặn và ức chế sự phá hủy insullin và tác dụng hạ đường huyết. Do đó, tỏi đen có khả năng hỗ trợ điều trị cũng như phòng chống các biến chứng tiểu đường. Tỏi có tác dụng gia tăng sự phóng thích insulin tự do trong máu, tăng cường 25 chuyển hóa glucose trong gan, giảm lượng đường trong máu và trong nước tiểu. Vì vậy dùng tỏi đen thường xuyên có thể chữa bệnh tiểu đường loại 2 cho người mắc bệnh từ 3-10 năm. Isoleucine trong tỏi đen có tác dụng thúc đẩy bài tiết insulin và duy trì sự ổn định của đường huyết. 1.3.5.3 Tỏi đen có khả năng chống nhiễm khuẩn Nếu tỏi tươi có chứa Allicin có tác dụng chống vi khuẩn, kháng sinh và chống lại các loại nấm thì trong tỏi đen chứa S-Allyl cystein sulfoxide hỗ trợ sự hấp thụ, chuyển hóa allicin dễ dàng hơn, do đó thúc đẩy mạnh mẽ khả năng tự bảo vệ của cơ thể chống lại vi khuẩn, virus xâm nhập và nhiễm trùng. Vì vậy, giúp chống các bệnh đường hô hấp, tăng cường sức đề kháng cho cơ thể. 1.3.5.4 Tỏi đen giúp chống lão hóa Allicin có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm; các chất chống ôxy hóa có tác dụng bảo vệ tế bào khỏi một số bệnh, sự lão hóa. Do đó, tỏi đen làm chậm quá trình lão hóa, tăng tuổi thọ cho người sử dụng. Tỏi đen có tác dụng tiêu độc, tiêu viêm. Không những giúp ngăn ngừa lão hóa, còn có tác dụng làm trẻ hóa làn da, sáng da, mờ các vết nám. 1.3.5.5 Tỏi đen làm giảm cholesterol - giảm béo Hợp chất SAC (S-Allyl cysteine) và một dẫn xuất của amino acid cysteine được thấy có hàm lượng lớn hơn nhiều trong tỏi đen so với tỏi tươi. Hai thành phần đó có thể làm giảm lượng cholesterol bám rộng trên thành mạch. Từ đó ngăn ngừa được các bệnh xuất huyết máu não, đau thắt tim, cao huyết áp và một số bệnh tim mạch khác. Sử dụng tỏi đen thường xuyên sẽ làm tăng hàm lượng cholesterol có lợi (HDL) và giảm đi hàm lượng cholesterol xấu (LDL), cung cấp SAC (giảm mỡ trong máu). Tỏi đen rất tốt cho bệnh tim mạch, cao huyết áp và máu nhiễm mỡ. 1.3.5.6 Tỏi đen giúp giải độc gan và tăng cường chức năng gan Tỏi đen có tác dụng tăng cường tổng hợp chức năng gan, hiệu quả cao trong việc ngăn ngừa các loại bệnh, trong đó, công dụng hiệu quả trong việc điều trị viêm 26 gan đã được kiểm chứng, tăng cường chức năng chuyển hóa ở gan, phân hủy bài tiết alcohol giúp giải độc cồn nhanh chóng. 1.3.5.7 Tỏi đen tăng cường chức năng hệ miễn dịch Các thí nghiệm cho thấy tỏi đen tăng cường hệ thống miễn dịch. Allicin có chức năng kích hoạt các glycolipid màng tế bào, có thể làm tăng tính thấm của nó, chuyển hóa tế bào, tăng cường cải thiện sức sống, làm tăng sức mạnh của hệ miễn dịch. Lysine, serine cải thiện chức năng của hệ miễn dịch, vitamin C có thể tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể. Tỏi đen có chứa kẽm tổng hợp hormone, và cải thiện hệ thống miễn dịch của cơ thể. 1.3.5.8 Tỏi đen cung cấp năng lượng – điều hòa tiêu hóa Trong quá trình lên men tỏi đen từ tỏi tươi, xảy ra phản ứng chuyển hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh như methionin, cystein, methanethiol... thành những hợp chất mới chứa lưu huỳnh có khả năng hòa tan trong nước như S-Allyl-L-cysteine, Alliin, Isoalliin, Methionin, Cycloalliin, các dẫn chất của Cysteine, các dẫn chất của Tetrahydro-β-carboline. Đây là những hợp chất rất quan trọng làm tăng giá trị của tỏi đen trong việc phục vụ sức khỏe người tiêu dùng. Ngoài ra, sau khi lên men tự nhiên, hàm lượng carbonhydrate trong tỏi đen đã tăng lên gấp nhiều lần so với tỏi tươi, điều này giải thích tại sao tỏi đen có vị ngọt của trái cây và cung cấp nguồn năng lượng cho cơ thể hoạt động. Đồng thời, trong tỏi đen có chứa các loại acid amin, vitamin A, vitamin B, vitamin C… rất cần thiết cho hoạt động của cơ thể. Những đối tượng có đường ruột, dạ dày, tiêu hóa kém nên sử dụng tỏi đen, giúp cải thiện chức năng hệ tiêu hóa và đường ruột nhờ hàm lượng chất xơ có trong tỏi đen. Ngoài những tác dụng trên thì tỏi đen còn có một số tác dụng khác như giúp người dùng ăn ngon miệng, tăng cường sinh lí, chống các bệnh về đường hô hấp v.v… 27 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Tỏi (Allium sativum) Phan Rang được dùng làm nguyên liệu trong nghiên cứu lên men sản xuất tỏi đen. Tỏi Phan Rang được mua tại chợ Vĩnh Hải, thành phố Nha Trang. Tỏi dùng để lên men không bị dập nát, sâu mọt, tỏi có lớp vỏ dày tỏi đưa vào chế biến là tỏi khô, thường có hàm lượng nước từ 50-60%. Hình 2.1. Hình ảnh củ tỏi Phan Rang 2.1.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu 2.1.2.1 Hóa chất - Natri hydroxide tinh thể (NaOH), Chì acetate (Pb(CH3COO)2), Đồng sunfate tinh thể (CuSO4.5H2O), Sắt (III) sunfate tinh thể (Fe2(SO4)3), Acid sunfuric đậm đặc(H2SO4), Kali pemaganate (KMnO4). - Methanol (CH3OH), Ethanol (C2H5OH), Nhôm clorua (AlCl3), Kali natri tartrate (KNaC4H4O6.4H2O), Clorofom, Kali clorua (KCl). Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu đều thuộc loại tinh khiết được sử dụng cho phân tích. 28 2.1.2.2 Dụng cụ - Bình tam giác 250 mL, 100 mL, 50 mL. - Bình định mức 500 mL, 250 mL, 100 mL. - Cốc thủy tinh 500 mL, 250 mL, 100 mL. - Ống đong 250 mL, 100 mL, 10 mL. - Ống nghiệm thủy tinh. - Ống Falcon đựng mẫu 50 mL. - Ống nhựa ly tâm 50 mL. - Pipet 10 mL, 5 mL, 2 mL. - Cuvet thạch anh. - Micropipet (10 - 100 ߤ݈, 100 – 500 ߤ݈, 100 - 1000 ߤ݈, 1 – 5 mL). 2.1.2.3 Thiết bị phân tích - Máy ly tâm (Hermile Z 323, Germany, Germany). - Máy đo quang phổ UV - VIS (Spectrophotometry, Carry 50, Varian, Mỹ). - Máy vortex. - Bể ổn nhiệt (Elma, S300H, Elmasonic, Germany). - Máy đo pH (pH meter để bàn CyberScan pH 150, Singapore). - Cân phân tích (OCE – Germany). - Tủ sấy vuông (Nhiệt độ sấy 0 - 300 °C, China). - Lò nung vuông XMT-15 (Nhiệt độ nung tối đa 1200 °C, Việt Nam). 29 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Sơ đồ quy trình tổng quát lên men sản xuất tỏi đen Quy trình lên men sản xuất tỏi đen tổng quát được thể hiện trên Hình 2.2. Tỏi nguyên liệu Xử lý Lên men Sấy khô Bao gói Sản phẩm Hình 2.2. Sơ đồ quy trình tổng quát lên men sản xuất tỏi đen Thuyết minh quy trình Tỏi nguyên liệu: Tỏi sử dụng trong lên men phải là tỏi không bị dập nát, sâu mọt. Xử lý: Tỏi nguyên liệu được lựa chọn những củ đạt chất lượng để đi lên men. Lên men: Tỏi sau khi được lựa chọn, được xếp vào các khay và đi lên men trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm được kiểm soát trong khoảng thời gian nhất định. Sấy khô: Sau khi lên men, tỏi đen được sấy khô đến hàm lượng nước đạt khoảng 30%. 30 Bao gói: Sau khi sấy khô, tỏi được để nguội và cho vào túi PA, hút chân không và đem đi bảo quản. Bảo quản: Tỏi đen sau khi bao gói được bảo quản lạnh ở nhiệt độ 2 - 4 °C 2.2.2. Sơ bố trí thí nghiệm nghiên cứu Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu sự biến đổi thành phần hóa lý của tỏi theo thời gian lên men được thể hiện trên Hình 2.3. Tỏi nguyên liệu Xử lý Điều chỉnh nhiệt độ Lên men và độ ẩm Lấy mẫu phân tích Chỉ tiêu hóa học Chỉ tiêu vật lý pH Cường độ màu nâu Hàm lượng Hàm lượng Hàm lượng Hàm lượng Hàm lượng nước và tro đường tổng lipid flavonoid protein hòa tan Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu sự biến đổi thành phần hóa lý của tỏi theo thời gian lên men 31 Giải thích quy trình Tỏi nguyên liệu được loại bỏ đất, cát và các củ không đảm bảo chất lượng (tép tỏi bị dập, bị thối,...) trước khi xếp vào khay inox và tiến hành lên men. Tỏi được lên men ở các chế độ nhiệt độ và độ ẩm khác nhau trong thời gian 13 ngày. Trong thời gian 3 ngày đầu tiên của quá trình lên men, tỏi được giữ ở nhiệt độ 75 °C và độ ẩm tương đối là 90%. Trong 4 ngày lên men tiếp theo, tỏi được giữ ở nhiệt độ 65 °C và độ ẩm tương đối 80%. Trong thời gian 6 ngày lên men cuối cùng, tỏi được duy trì ở nhiệt độ 60 °C và độ ẩm tương đối 70%. Trong thời gian lên men, mẫu tỏi được thu nhận ở các ngày 0, 1, 3, 5, 7, 9, 11 và 13 để tiến hành đánh giá sự biến đổi các thành phần hóa lý theo sơ đồ bố trí thí nghiệm được thể hiện ở Hình 2.3.. 2.3 PHƯƠNG PHÁP CHUẨN BỊ MẪU PHÂN TÍCH Khoảng 100 g (15 - 20 củ) tỏi được thu nhận theo thời gian lên men. Các mẫu tỏi được bóc sạch vỏ, đồng hóa và bảo quản trong các ống Falcon 50 mL ở nhiệt độ 4 °C trước khi tiến hành phân tích. 2.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 2.4.1 Xác định các chỉ tiêu vật lý 2.4.1.1 Phương pháp xác định pH pH của tỏi được xác định theo phương pháp của Bae và cộng sự [10]. 10 g tỏi được đồng hóa trong 100 mL nước cất. Dung dịch tỏi sau khi đồng hóa được tiến hành đo pH sử dụng pH kế (pH meter để bàn CyberScan pH 1500, Singapore) ở nhiệt độ phòng. 2.4.1.2 Phương pháp xác định cường độ màu nâu Cường độ màu nâu của tỏi được xác định theo phương pháp của Bae và cộng sự [10]. 10 g tỏi được đồng hóa trong 100 mL nước cất. Dung dịch tỏi sau khi đồng hóa được lọc bằng giấy lọc (hiệu GB/T1914 - 2007, kích cỡ là ∅ 11 cm), dung dịch lọc được sử dụng để đo cường độ màu nâu ở bước sóng 420nm (Spectrophotometry, 32 Carry 50, Varian, Mỹ). Sự thay đổi cường độ màu nâu của tỏi theo thời gian lên men được thể hiện bằng cường độ hấp thụ ánh sáng (Abs) ở bước sóng 420 nm. 2.4.2 Xác định các chỉ tiêu hóa học 2.4.2.1 Phương pháp xác định hàm lượng nước Hàm lượng nước của tỏi được xác định bằng cách sấy mẫu ở nhiệt độ 103 ± 1 °C trong thời gian 4 giờ theo phương pháp ISO 6496:1999 [15] (Phụ lục 1). 2.4.2.2 Phương pháp xác định hàm lượng tro toàn phần Hàm lượng tro toàn phần của tỏi được xác định bằng cách nung mẫu ở nhiệt độ 550 - 600 °C theo TCVN 7038:2002 nhằm mục đích đốt cháy hết các hợp chất hữu cơ [3]. Hàm lượng tro toàn phần được tính toán dựa vào phần khối lượng còn lại sau khi nung và khối lượng của mẫu trước khi nung (Phụ lục 2). 2.4.2.3 Phương pháp xác định hàm lượng đường tổng Hàm lượng đường tổng trong tỏi được xác định bằng phương pháp Bertrand [3]. Phương pháp này dựa trên cơ sở trong môi trường kiềm (glucose, fructose và maltose) có thể dễ dàng khử đồng (II) oxide thành đồng (I) oxide có màu đỏ gạch, qua đó tính được hàm lượng đường khử (Phụ lục 5). 2.4.2.4 Phương pháp xác định hàm lượng protein hòa tan Protein hòa tan trong tỏi chiết theo phương pháp của Kelleher và Hultin [16] với một vài điều chỉnh. 5 g tỏi được đồng hóa với 20mL nước cất sau đó đem li tâm ở tốc độ 4000 vòng/phút trong thời gian 15 phút (Hermile Z 323, Germany). Hàm lượng protein hòa tan trong dịch li tâm được xác định bằng phương pháp Biuret [28] với đường chuẩn được xây dựng từ BSA (Bovine Serum Albumin) (Phụ lục 3). 2.4.2.5 Phương pháp xác định hàm lượng lipid Lipid trong tỏi được chiết bằng hỗn hợp chloroform và methanol theo phương pháp của Bligh và Dyer [12]. Hàm lượng lipid trong dịch chiết được xác 33 định bằng cách cân khối lượng lipid sau khi đuổi hết chloroform ở nhiệt độ 50-55 °C. Kết quả được thể hiện là % lipid theo khối lượng chất khô có trong tỏi (Phụ lục 4). 2.4.2.6 Phương pháp xác định hàm lượng Flavonoid Hàm lượng flavonoid trong tỏi được xác định theo phương pháp so màu của Woisky và Salatino [32]. Cụ thể, 2g tỏi được đồng hóa với 20 mL methanol 80% và để ở nhiệt độ phòng trong thời gian 2 giờ. Sau đó dịch đồng hóa được li tâm ở tốc độ 4000 vòng/phút trong thời gian 15 phút (Hermile Z 323, Germany). Dịch li tâm được thu nhận và bổ sung methanol 80% cho đến khi đạt thể tích 45 mL. 1mL dịch li tâm được hòa trộn với 1 mL dung dịch AlCl3 2% trong ethanol, để ở nhiệt độ phòng trong thời gian 1 giờ. Cường độ hấp thụ ánh sáng được đo ở bước sóng 420 nm (Spectrophotometry, Carry 50, Varian, Mỹ). Hàm lượng flavonoid được tính toán từ đường chuẩn được xây dựng bằng rutin và kết quả được thể hiện là mg rutin tương đương (RE) trong 1 g sản phẩm. 2.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU Số liệu thực nghiệm thu được sẽ được tính toán tìm giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và vẽ đồ thị trên phần mềm Mirosoft Exel 2010 (Microsoft Corporation, US). Các giá trị trung bình được so sánh dựa vào phân tích ANOVA và kiểm định Duncan (Duncan’s Multiple-Comparison Test) trên phần mềm NCSS 2000 (NCSS, Kaysville, Utah, USA). Khác biệt có ý nghĩa tại giá trị p < 0,05. 34 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 SỰ BIẾN ĐỔI CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA TỎI THEO THỜI GIAN LÊN MEN 3.1.1 Sự biến đổi pH của tỏi theo thời gian lên men Độ pH là một trong những chỉ tiêu hóa lý quan trọng để đánh giá sự hình thành các acid trong quá trình lên men, đồng thời độ pH có liên quan chặt chẽ đối với sự phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm. Sự biến đổi pH của tỏi theo thời gian lên men được thể hiện ở Hình 3.1. 8 7 a b c 6 pH 5 d d d d d 5 7 9 11 13 4 3 2 1 0 0 1 3 Thời gian lên men (ngày) Hình 3.1. Sự biến đổi pH của tỏi theo thời gian lên men Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về pH của tỏi (p < 0,05) Kết quả thu được cho thấy, pH của tỏi giảm dần theo thời gian lên men. Tuy nhiên, pH giảm mạnh từ ngày 0 đến ngày 5, sau đó giảm không đáng kể từ ngày 5 đến ngày 13 của quá trình lên men. Giá trị pH của tỏi nguyên liệu là 6,61; sau 13 ngày lên men, pH của tỏi đen là 4,11. Sự biến đổi pH từ ngày 0 đến ngày 5 giảm mạnh vì do trong thời gian đầu của quá trình lên men, những biến đổi về hóa lý diễn ra nhanh trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm lớn, dẫn đến sự hình thành các acid, đặc biệt dẫn đến sự hình thành acid cacboxylic (được sản xuất bởi quá trình ôxy hóa của nhóm aldehyde trong aldohexose, các hợp chất có tính acid và giảm các acid amin 35 cơ bản bằng cách kết hợp với đường) lớn dẫn đến pH giảm mạnh [10] [21]. Từ ngày 5 đến ngày 13 pH giảm với số lượng không đáng kể là do sự hình thành các acid giảm do tốc độ biến đổi các thành phần hóa lý giảm. Trong một số nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng pH giảm trong thời gian lên men, điều này đã được chứng minh trong nghiên cứu của Bae và cộng sự [10], nghiên cứu này sử dụng tỏi đen được lên men ở các nhiệt độ khác nhau ở độ ẩm 70%. Kết quả thu được cho thấy pH giảm đáng kể khi tỏi được xử lý ở nhiệt độ cao, pH của tỏi sống là 6,42; sau khi lên men ở 40 °C và 85 °C trong vòng 45 ngày có giá trị pH tương ứng là 5,00 và 3,05 khi lên men 45 ngày ở nhiệt độ tương ứng là 40 °C và 85 °C. Kết quả nghiên cứu hoàn toàn phù hợp với một số kết qủa đã được công bố bởi một số tác giả khác như Choi và cộng sự [13] đã kết luận rằng pH trong tỏi đen giảm đáng kể từ từ 6,33 xuống 3,74; Shin và cộng sự [26] trong đó cho thấy pH của tỏi đen giảm 6,40 - 5,29 sau 6 ngày của quá trình lên men. Như vậy, so với các kết quả đã được công bố bới Bae và cộng sự [10]; Choi và cộng sự [13] và Shin và cộng sự [26] thì tốc độ giảm pH của tỏi trong nghiên cứu này nhanh hơn. Nguyên nhân có thể do sự khác nhau về loại tỏi, dẫn đến sự khác nhau về thành phần hóa học trong tỏi nguyên liệu. Ngoài ra, sự khác nhau về nhiệt độ và độ ẩm trong quá trình lên men cũng có ảnh hưởng không nhỏ đến tốc độ hình thành các acid làm giảm pH của tỏi. 3.1.2 Sự biến đổi cường độ màu nâu của tỏi theo thời gian lên men Chất lượng của các sản phẩm thực phẩm không những bao hàm giá trị dinh dưỡng mà còn bao hàm cả giá trị cảm quan của chúng nữa. Màu sắc là một trong những chỉ số quan trọng của giá trị cảm quan. Màu sắc của thực phẩm không chỉ có giá trị về mặt hình thức mà còn có tác dụng sinh lý rất rõ rệt. Màu sắc thích hợp sẽ giúp cho cơ thể đồng hóa thực phẩm đó dễ dàng. Chính vì vậy, trong sản xuất tỏi đen cường độ màu nâu có ý nghĩa lớn trong việc quyết định đến giá trị của sản phẩm, sự biến đổi cường độ màu nâu được thể hiện trên Hình 3.2 và Hình 3.3. 36 Ngày lên men 0 1 3 5 Tỏi nguyên củ Tỏi đã cắt đôi củ 37 7 9 11 13 Hình 3.2. Sự thay đổi màu sắc bên ngoài và bên trong của tỏi theo thời gian lên men 38 Cường độ màu nâu (ABS420nm) 4 a a b 3 2 c c c 1 d d 0 0 1 3 5 7 9 11 13 Thời gian lên men (ngày) Hình 3.3. Sự biến đổi cường độ màu nâu của tỏi theo thời gian lên men Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về cường độ màu nâu của tỏi (p < 0,05) Kết quả thu được cho thấy, cường độ màu nâu tăng dần theo thời gian lên men. Tuy nhiên, cường độ màu nâu có xu hướng tăng chậm từ ngày 0 đến ngày 7, sau đó tăng đột biến từ ngày 7 đến ngày 9; từ ngày 9 đến ngày 13 cường độ màu nâu của tỏi tăng chậm lại (Hình 3.3). Kết quả về sự biến đổi màu nâu của tỏi hoàn toàn phù hợp với sự thay đổi màu sắc bên trong của tỏi được thể hiện trên Hình 3.2. Sự biến đổi về cường độ màu nâu này là do phản ứng Maillard và phản ứng melanoidin, đây là phản ứng hóa nâu phi enzyme, cường độ sẫm màu phụ thuộc vào bản chất của acid amin, bản chất của đường, nồng độ chất khô với dung dịch, nhiệt độ, pH và một số yếu tố khác [10], [11]. Tỏi được lên men ở nhiệt độ cao (75 °C), đây là điều kiện thích hợp để xảy ra phản ứng hóa nâu giữa các acid amin và đường được hình thành trong quá trình lên men, đồng thời pH cũng là điều kiện cần thiết để phản ứng này được xảy ra [7]. Cường độ màu nâu tỉ lệ thuận với hàm lượng acid amin và đường theo thời gian lên men. Cường độ màu nâu tăng nhanh sau 9 ngày lên men là do trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, trong điều kiện nhiệt độ 39 cao thì phức đường amin bị đồng phân hóa hay còn gọi là bị chuyển vị nội phân Amadori, phẩm vật của sự chuyển vị Amadori là hợp chất có khả năng phản ứng và là chất khởi đầu để tạo thành polyme có màu sẫm, sau đó tiếp tục xảy ra phản ứng tạo furfurol và ozon, xảy ra sự phân hủy đường và phân hủy các hợp chất amin nên sự phản ứng tạo màu diễn ra mạnh nhờ sự tương tác giữa các acid amin và đường. Sau đó, từ ngày 9 đến ngày 13 cường độ màu tăng lên không đáng kể là do sự ngưng tụ alcol tạo thành polyme màu nâu không chứa nitơ và phản ứng trùng hợp hóa aldehitamin với sự tạo thành các hợp chất nitơ dị vòng, đây là giai đoạn cuối của phản ứng Maillard sẽ tạo nên các polyme không no hòa tan được trong nước, sau đến là các polyme không no và không hòa tan được trong nước, nhưng đều có màu đậm [7], [14]. Chính vì vậy, sản phẩm rỏi đen ngày 13 có màu nâu đậm hơn so với những ngày lên men trước đó. Sự tăng cao của cường độ màu nâu cũng đã được chứng minh trong đề tài nghiên cứu của Bae và cộng sự [10], kết quả cho thấy cường độ biến nâu của tỏi phụ thuộc vào nhiệt độ xử lý nhiệt. Nhiệt độ xử lý càng cao thi cường độ biến nâu càng nhanh [10], [11]. Nguyên nhân do tốc độ phản ứng biến nâu phi enzyme phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ [22], [23], [25]. Ngoài ra, các phản ứng hóa nâu cũng bị ảnh hưởng bởi hàm lượng nước của mẫu tỏi [18]. Tuy nhiên, tốc độ biến nâu của tỏi trong nghiên cứu này (từ 0,38 đến 3,44 sau 13 ngày lên men) diễn ra nhanh hơn so với tốc độ biến nâu của tỏi trong nghiên cứu của Bae và cộng sự (từ 0,69 đến 2,05 trong sau 45 ngày lên men) [10]. Nguyên nhân có thể do chế độ (nhiệt độ và độ ẩm) lên men khác nhau, thành phần hóa học của nguyên liệu tỏi ban đầu khác nhau. Hàm lượng nước ảnh hưởng đến năng lượng hoạt hóa phi enzyme màu nâu, và màu nâu phụ thuộc vào sự loại bỏ hàm lượng nước ở nhiêt độ cao. Xử lý nhiệt trong quá trình sản xuất tỏi đen tăng khả năng loại bỏ nước. Vì vậy tỏi lên men ở nhiệt độ cao được cho là tạo một năng lượng hoạt hóa tương đối cao cho màu nâu dựa trên sự thấp hơn của hàm lượng nước. 40 3.2 SỰ BIẾN ĐỔI CHỈ TIÊU HÓA HỌC CỦA TỎI THEO THỜI GIAN LÊN MEN 3.2.1 Sự biến đổi hàm lượng nước của tỏi theo thời gian lên men Giá trị thực phẩm cũng như tính chất cảm vị, độ bền của các sản phẩm thực phẩm là do thành phần các chất vô cơ và hữu cơ trong chúng quyết định, trong đó hàm lượng nước có ảnh hưởng lớn. Hàm lượng nước trong thực phẩm là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị và độ bền của sản phẩm trong điều kiện nhiệt độ, pH… có thể ảnh hưởng đến sự phát triển nhanh của vi sinh vật. Đồng thời, việc xác định hàm lượng nước để tính được hàm lượng chất khô có chứa trong sản phẩm thực phẩm. Chính vì vậy, việc xác định hàm lượng nước là một chỉ tiêu hóa lý rất cần thiết. Sự biến đổi hàm lượng nước của tỏi theo thời gian lên men được thể hiện ở Hình 3.4. Hàm lượng nước (%) 80 70 a a b 60 b b b b 3 5 7 9 Thời gian lên men (ngày) 11 c 50 40 30 0 1 13 Hình 3.4. Sự biến đổi hàm lượng nước của tỏi theo thời gian lên men Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về hàm lượng nước của tỏi (p < 0,05) 41 Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng nước của tỏi giảm dần theo thời gian lên men. Trong 3 ngày lên men đầu tiên, hàm lượng nước giảm nhanh sau đó giảm chậm hơn ở các ngày lên men tiếp theo. Từ ngày 11 đến ngày 13 của quá trình lên men, hàm lượng nước giảm nhanh. Sự biến đổi hàm lượng nước này là do trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, hàm lượng nước chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao (75 °C trong 3 ngày đầu lên men), nhiệt độ cao tác động lên cấu trúc nguyên liệu làm cho nước trên bề mặt nguyên liệu đi ra, khi ở nhiệt độ cao thì nước trong nguyên liệu sẽ khuếch tán ra bề mặt và đi ra khỏi nguyên liệu làm cho hàm lượng nước của nguyên liệu giảm, vì vậy có sự giảm mạnh hàm lượng nước từ ngày 0 đến ngày 3. Sau đó, từ ngày 3 đến ngày 11 có sự thay đổi về nhiệt độ (65 °C) và hàm lượng ẩm cung cấp vào giảm xuống không nhiều nên sự biến đổi hàm lượng nước trong thời gian này không đáng kể. Từ ngày 11 đến ngày 13 là do có sự thay đổi điều kiện lên men (ở nhiệt độ 60 °C và độ ẩm tương đối 70%), sự khuếch tán hơi nước diễn ra nhanh nên trong thời gian này hàm lượng nước giảm tương đối lớn. Điều này đã được một số tác giả nghiên cứu và công bố, theo nghiên cứu của Bae và cộng sự [10], tỏi đen dùng trong nghiên cứu của Bae được lên men ở các nhiệt độ khác nhau (40, 55, 70 và 80 °C ) với hàm lượng nước tương đối là 70% trong vòng 45 ngày. Kết quả cho thấy, sau 45 ngày lên men hàm lượng nước của tỏi giảm từ 66,1% xuống còn 45,3-53,4%, nhiệt độ lên men càng lớn thì hàm lượng nước giảm càng nhanh. Như vậy, dựa theo kết quả thu được và những nghiên cứu trước đó ta có thể kết luận rằng: Hàm lượng nước của tỏi giảm dần theo thời gian lên men trong điều kiện nhiệt độ cao. Tuy nhiên, sự biến đổi hàm lượng nước phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường không khí trong thời gian lên men. 3.2.2 Sự biến đổi hàm lượng tro của tỏi theo thời gian lên men Tro là thành phần còn lại của thực phẩm sau khi nung cháy hết các chất hữu cơ. Tro thực sự chỉ gồm các loại muối khoáng có trong thực phẩm, muối khoáng có vai trò quan trọng đối với cơ thể của con người như: giữ vai trò quan trọng trong 42 các quá trình tạo hình, đặc biệt là tổ chức xương. Duy trì cân bằng acid, kiềm trong cơ thể, duy trì tính ổn định thành phần các dịch thể và điều hòa áp lực thẩm thấu. Tham gia vào quá trình tạo protid,... Chính vì vậy, xác định hàm lượng tro cũng là chỉ tiêu hóa lý cần thiết trong nghiên cứu Hình 3.5. Hàm lượng tro (% chất khô) 5 4 3 2 1 0 0 1 3 5 7 9 Thời gian lên men (ngày) 11 13 Hình 3.5. Sự biến đổi hàm lượng tro của tỏi theo thời gian lên men Hình biểu diễn sự biến đổi hàm lượng tro của tỏi theo thời gian lên men, dựa theo đồ thị có thể thấy hàm lượng tro có sự biến đổi không đáng kể. Điều này cho thấy sự khác biệt không lớn về hàm lượng muối khoáng trong tỏi đen và tỏi nguyên liệu ban đầu. 3.2.3 Hàm lượng protein hòa tan và lipid của tỏi trước và sau lên men Sự biến đổi hàm lượng protein hòa tan của tỏi theo thời gian lên men Protein là thành phần hóa học quan trọng có trong thực phẩm. Sự có mặt của protein quyết định rất lớn đến giá trị dinh dưỡng của thực phẩm đó. Việc xác định protein hòa tan trước và sau khi lên men để ta thấy được sự ảnh hưởng của các điều kiện lên men đến thành phần quan trọng này, để đánh giá một phần nào về giá trị dinh dưỡng của tỏi sau khi lên men. Sự biến đổi hàm lượng protein hòa tan của 2 43 mẫu tỏi được thể hiện trong Bảng 3.1. Kết quả thu được cho thấy, hàm lượng protein hòa tan của tỏi đen thấp hơn so với tỏi nguyên liệu. Sự giảm hàm lượng protein hòa tan này có thể là do dưới tác dụng của nhiệt độ cao một số liên kết kém bền như liên kết hydro, liên kết Walderwall,… bị phá hủy dẫn đến phá vỡ cấu trúc bậc cao. Protein bị biến tính sẽ làm độ hòa tan và khả năng giữ nước giảm, do đó các nhóm kị nước lộ ra nhiều hơn, dẫn đến protein hòa tan giảm dần trong khoảng thời gian lên men [7]. Bảng 3.1. Hàm lượng protein hòa tan và lipid của tỏi trước và sau lên men Chỉ tiêu Trước lên men Sau lên men Protein hòa tan (mg/g chất khô) 299,31 ± 1,78 185,88 ± 0,07 Lipid (% chất khô) 9,60% ± 0.17 4,18% ± 0,37 Sự thay đổi hàm lượng lipid của tỏi theo thời gian lên men Lipid là một trong những thành phần hóa học quan trong quyết định đến chất lượng và giá trị dinh dưỡng cua thực phẩm. Lipid góp vai trò trong việc tham gia cấu tạo tế bào, làm mô đệm, cách nhiệt… Lipid còn giúp cơ thể dự trữ năng lượng và cung cấp năng lượng rất cao cho cơ thể, gấp 2,5 lần so với protein. Kết quả xác định hàm lượng lipid trong tỏi nguyên liệu ban đầu và tỏi đen thành phẩm được thể hiện trong Bảng 3.1. Dựa vào bảng này ta có thể thấy lipid trong tỏi đen giảm so với tỏi ban đầu, điều này có thể giải thích là do trong quá trình lên men ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao sẽ thúc đẩy quá trình ôxy hóa lipid. Đặc biệt thời gian gia nhiệt kéo dài (13 ngày) sẽ thúc đẩy quá trình thủy phân và ôxy hóa lipid tạo thành acid béo tự do, các sản phẩm ôxy hóa từ đó làm giảm hàm lượng lipid có trong tỏi [7]. 3.2.4 Sự biến đổi hàm lượng đường tổng của tỏi theo thời gian lên men Đường là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của tỏi đen. Đường quyết định đến chất lượng của tỏi đen, đường tạo vị ngọt cho tỏi đen sau quá trình lên men trong thời gian dài. Đồng thời, đường là yếu tố quan 44 trọng trong quá trình lên men để tạo nên các phản ứng tạo màu cho sản phẩm. Việc xác định hàm lượng đường có ý nghĩa quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm. Sự biến đổi hàm lượng đường tổng của tỏi theo thời gian lên men được thể hiện trên Hình 3.6. Hàm lượng đường (% chất khô) 60 50 a a b 40 30 c 20 c d 10 e e 0 1 0 3 5 7 9 Thời gian lên men (ngày) 11 13 Hình 3.6. Sự biến đổi hàm lượng đường tổng của tỏi theo thời gian lên men Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về hàm lượng đường của tỏi (p < 0,05) Dựa theo đồ thị có thể thấy hàm lường đường theo xu hướng tăng cao từ ngày 0 đến ngày 13. Trong thời gian đầu từ ngày 0 đến ngày 7, hàm lượng đường tổng tăng với tốc độ chậm. Sau đó, từ ngày 7 đến ngày 13 hàm lượng đường tổng tăng nhanh. Sự biến đổi hàm lượng đường này là do trong thời gian đầu của quá trình lên men ở nhiệt độ cao, hàm lượng nước lớn, pH cao nên sự phân hủy đường diễn ra chậm từ ngày 0 đến ngày 7. Sau đó, từ ngày 7 đến ngày 10, pH giảm xuống là môi trường acid, ở nhiệt độ cao, đây là môi trường thuận lợi cho việc thủy phân đường saccharose thành các đường đơn fructose và glucose nên từ ngày 7 đến ngày 13 hàm lượng đường tăng nhanh. Sản phẩm của phản ứng thủy phân này giúp tăng vị ngọt và tính hòa tan của đường [7], [41]. Cũng theo nghiên cứu của Lei và cộng sự [20], nghiên cứu này cho thấy rằng hàm lượng đường tổng tăng đạt 55,2% phù 45 hợp với báo cáo trước đây của Sasaki và cộng sự [24] là hàm lượng đường trong tỏi đen tăng từ 27,8% - 47,0%. Trong nghiên cứu của Choi và cộng sự [14], tỏi đen được lên men trong điều kiện 70 °C, độ ẩm tương đối 90%, trong thời gian 35 ngày thì hàm lượng đường tăng khoảng 6 lần đạt giá trị 16,07g/kg sau 35 ngày lên men. Tại Việt Nam, Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng sản xuất thuốc - Học Viện Quân Y cũng đã nghiên cứu thành công sản phẩm tỏi đen và đã cho thấy sản phẩm tỏi đen của họ sau quá trình lên men, hàm lượng đường tăng từ 28,7% trong tỏi tươi lên đến 47,9% trong tỏi đen Lý Sơn [39]. Theo kết quả của một số nghiên cứu trên, đồng thời so sánh với kết quả xác định hàm lượng đường tổng có được từ đồ thị cho ta thấy sự khác nhau rõ rệt của hàm lượng đường trong tỏi trước và sau khi lên men. Tuy nhiên, sự tăng lên của hàm lượng đường của mỗi nghiên cứu sẽ khác nhau tùy thuộc vào giống tỏi, và điều kiện lên men khác nhau sẽ đạt được kết quả khác nhau. 3.2.5 Sự biến đổi hàm lượng flavonoid của tỏi theo thời gian lên men Flavonoid là nhóm chất màu quan trọng trong thực phẩm, nó có nhiều trong các loại rau, quả và hoa, số lượng cũng như tỉ lệ các flavonoid khác nhau, do đó làm cho chúng có nhiều màu sắc khác nhau. Flavonoid là dẫn xuất của phenol hầu hết ở người, động thực vật và vi sinh vật do đưa trực tiếp vào từ nguồn thức ăn. Flavonoid tham gia vào tất cả các quá trình trao đổi chất, sinh tổng hợp và quá trình enzyme. Flavonoid thuộc nhóm hợp chất phenol, là nhóm hợp chất có khả năng chống ôxy hóa mạnh. Chính vì vậy, việc xác định hàm lượng flavonoid là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá về hoạt tính chống ôxy hóa của tỏi đen. Hàm lượng flavonoid trong tỏi theo thời gian lên men được thể hiện trên Hình 3.7. 46 Hàm lượng flavanoid (mg RE/g) 25 a a 20 b 15 c d 10 5 c d e 0 0 1 3 5 7 9 Thời gian lên men (ngày) 11 13 Hình 3.7. Sự biến đổi hàm lượng flavonoid của tỏi theo thời gian lên men Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về hàm lượng flavonoid của tỏi (p < 0,05) Kết quả thu được cho thấy hàm lượng flavonoid theo thời gien lên men có xu hướng tăng dần đều. Tuy nhiên, flovonoid tăng tương đối nhanh từ ngày 0 đến ngày 11 của quá trình lên men, sau đó tăng nhẹ vào những ngày còn lại của quá trình lên men. Từ ngày 0 đến ngày 11 của quá trình lên men, hàm lượng flavonoid tăng nhanh trong thời gian lên men là do nhiệt độ ảnh hưởng đến số lượng và sự sắp xếp của các nhóm hydroxyl, xảy ra nhiều nhất khi chứa dihydroxylation ở vị trí 3’ và 4’, đồng thời khi ở nhiệt độ cao rau, củ thường xảy ra sự biến đổi các hoạt động sinh học cao hơn vì những thay đổi hóa học khác nhau trong quá trình xử lý nhiệt, khi lên men ở nhiệt độ cao cấu trúc cellulose của tế bào thực vật bị phá vỡ nên tạo điều kiện giải phóng các hợp chất flavonoid. Đồng thời, khi ở nhiệt độ cao có thể ức chế enzyme ôxy hóa liên quan đến các chất chống ôxy hóa như polyphenol, flavonoid… nên làm cho hàm lượng flavonoid tăng cao [17]. Thời gian còn lại của quá trình lên men sự thay đổi về điều kiện lên men (nhiệt độ, độ ẩm tương đối giảm), các biến 47 đổi trong quá trình lên men (pH, acid tổng…) làm cho hợp chất flovonoid phân giải ít nên hàm lượng flavonoid tăng nhẹ từ ngày 11 đến ngày 13. Kết quả thu được tương tự với kết quả đã được công bố bởi một số nhà khoa học trước đó. Kim và cộng sự [17] đã chỉ ra rằng, nhiệt độ trong quá trình lên men có ảnh hưởng đến thành phần acid phenolic và flavonoid, hàm lượng phenolic (TPC) và tổng hàm lượng flavonoid (TFC) của tỏi khi chịu các điều kiện xử lí nhiệt khác nhau đều cao hơn so với tỏi tươi. Các flavonoid của tỏi chịu các bước xử lý nhiệt khác nhau có ý nghĩa (p < 0,05) cao hơn so với tỏi tươi. Các TFC đã tăng khoảng 1,1-1,5 lần trong tỏi đen so với tỏi tươi. Cũng theo nghiên cứu của Choi và cộng sự [14], nhiệt độ lên men có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng flavonoid, flavonoid phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian lên men, sự tăng hay giảm flavonoid trong sản phẩm thực phẩm ít nhiều phụ thuộc vào điều kiện chế biến. Hàm lượng flavonoid của tỏi đen (5,38 mg RE/g đến 16,26 mg RE/g) cao hơn đáng kể so với tỏi nguyên liệu (3,22 mg RE/g), tăng lên đáng kể đến ngày thứ 21 của quá trình lên men sau đó tiếp tục tăng nhẹ trong thời gian còn lại của quá trình lên men. Qua kết quả nghiên cứu đồng thời kết hợp với các kết quả nghiên cứu trước đây, đã cho thấy được rằng: hàm lượng flavonoid trong tỏi đen cao hơn nhiều so với tỏi sống, điều này cũng cho phép dự đoán rằng dịch chiết từ tỏi đen có hoạt tính chống ôxy hóa mạnh. Tuy nhiên, sự tăng cao hàm lượng flavonoid là do sự khác nhau về nhiệt độ lên men, dẫn đến sự biến đổi khác nhau cho mỗi quy trình lên men. 48 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN Kết luận Từ những kết quả nghiên cứu đạt được của đề tài cho phép đưa ra kết luận: Tỏi Phan Rang được lên men trong điều kiện khống chế về nhiệt độ và độ ẩm Khi đó pH của tỏi giảm từ 6,61 xuống 4,11; cường độ màu nâu tăng từ 0,38 đến 3,44; hàm lượng nước của tỏi giảm từ 67,8% xuống 54,0%; hàm lượng đường tổng tăng từ 1,08 đến 47,50% chất khô; hàm lượng lipid giảm từ 9,60 xuống 4,18% chất khô; hàm lượng protein hòa tan giảm từ 299,31 xuống 185,88 (mg/g chất khô) và hàm lượng flavanoid tăng từ 4,52 lên 20,46 (mg RE/g). Đề xuất ý kiến Đây mời chỉ là kết quả nghiên cứu bước đầu về sự thay đổi thành phần hóa lý của tỏi Phan Rang trong quá trình lên men ở một chế độ nhiệt độ và độ ẩm nhất định. Vì vậy, để đưa ra quy trình lên men tối ưu cần phải tiến hành nghiên cứu ở các chế độ nhiệt độ và độ ẩm khác, đồng thời kết hợp với việc đánh giá hoạt tính chống ôxy hóa của sản phẩm tỏi đen. 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt : 1. Võ Văn Chi (2003), “Từ điển thực vật thông dụng – Tập I”, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. 2. Phạm Hoàng Hộ (2006), “ Cây có vị thuốc Việt Nam”, Nhà xuất bản trẻ. 3. Đặng Văn Hợp, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Thuần Anh, Vũ Ngọc Bội “Phân tích kiểm nghiệm thực phẩm thủy sản”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. 4. Đỗ Tất Lớn (2000), “Những cây có vị thuốc Việt Nam”, Nhà xuất bản y học. 5. Trần Thị Luyến (1998), Công nghệ chế biến sản phẩm lên men, Nhà xuất bản nông nghiệp TP. Hồ Chí Minh. 6. Bùi Văn Minh (2011), “Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm rượu tỏi”, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Nha Trang. 7. Lê Ngọc Tú (2002), “Hóa sinh công nghiệp “, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 8. Hoàng Thị Trang (2014), “Nghiên cứu tính chất hóa lý và đặc tính sinh học của lectin chiết từ củ tỏi”, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Nha Trang. 9. Nguyễn Ngọc Trinh (2014), “Nghiên cứu tính chất hóa lý và đặc tính sinh học của lectin chiết từ lá tỏi (Allium sativum L.)”, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Nha Trang. Tài liệu Tiếng Anh: 10. Bae, S. E., Cho, S. Y., Won, Y. D., Lee, S. H., & Park, H. J. (2014). Changes in S-allyl cystein content and physicochemical properties of black garlic during heat treatment. LWT-Food Science and Technology, 55, 397-342 50 11. Benzing-Purdie, L. M., Ripmeester, J. A., & Ratcliffe, C. I. (1985). “Effects of temperature on Maillard reaction products”. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 33, 31 – 33. 12. Bligh, E. G., & Dyer, W. J. (1959). A rapid method of total extraction and purification. Canadian Journal of Biochemistry and Physiology, 37, 911917. 13. Choi, J. H., Kim, W. J., Sung, H. S., & Hong, S. K. (1981). “Quality changes in red ginseng extract during high temperature storage “.Journal of Korean Agricultural Chemical Society, 24,166 - 174. 14. Choi, I. S., Cha, H. S and Le, Y. S,“Physicochemical and Antioxidant Properties of Black Garlic”, Department of Food and Nutrition, Kyung Hee University, 1 Hoeki-dong, Dongdaemun-Ku, Seoul 130-701, Korea. 15. ISO 6496. (1999). Animal feeding stuffs - Determination of moisture and other volatile matter content. Geneva, Switzerland: The International Organization for Standardization. 16. Kelleher, S. D., & Hultin, H. O. (1991). Lithium chloride as a preferred extractant of fish protein. Journal of Food Science, 56, 315-317. 17. Kim, J. S ., Kang, O. J., Gweon, O. C, “Comparison of phenolic acids and flavonoids in black garlic at different thermal processing steps”, Journal of functional foods 5 (2013), pp.80 - 86. 18. Kim, H. K., Jo, K. S., Kwon, D. Y., & Park, M. H. (1992). “Effects of drying temperature and sulfiting on the qualities of dried garlic slices”. Journal of Korean Agricultural Chemical Society, 35, 6 - 9. 19. Kim, S. D., Do, J. H., & Oh, H. I. (1981). “Antioxidant activity of Panax ginseng browning products”. Journal of Korean Agricultural Chemical Society, 24, 161 - 166. 20. Lei, M., Xu, M., Zhang, Z., Zhang, M. and Gao, Y., “The Analysis of Saccharide in Black Garlic and its Antioxidant Activity” Key Laboratory 51 of Food Nutrition an Safety, Tianjin University of Science and Technology, Ministry of Education, Tianjin 300457, PR China. 21. Maldonade, I.R., Mandes, D.G, “Chemical and physical characteristics of black garlic “ Department of Food Science & Technology (LCTA), Brazilian Agricultural Research Corporation (Embrapa Vegetables), Rodov ia BR 060 Km 09, 70351-970, Brasília, Dis trito Federal, Brazil. 22. Rapusas, R. S., & Driscoll, R. H. (1995). “Kinetics of non-enzymatic browning in onion slices during isothermal heating”. Journal of Food Engineering, 24,417 - 429. 23. Samaniego-Esguerra, C. M., Boag, I. F., & Robertson, G. L. (1991). “Kinetics of quality deterioration in dried onions and green beans as a function of temperature and water activity”. Lebensmittel-Wissenshaft und Technologie, 24,53-58. 24. Sasaki, J., C. Lu, E. Machiya, M. Tanahashi and K. Hamada, 2007.Processed black garlic ( Alliumsativum ) extracts enhance anti-tumor potency against mouse tumors. Med. Aromatic Plant Sci. Biotech., 1(2): 278-281. 25. Shen, Y.; Jin, L.; Xiao, P.; Lu, Y.; Bao, J. Total phenolics, flavonoids, antioxidant capacity in rice grain and their relations to grain color, size, and weight. J. Cereal Sci. 2009, 49, 106 –111. 26. Shin, J.H.; Choi, D.J.; Chung, M.J.; Kang, M.J.; Sung,N.J. Changes of physicochemical components and antioxidant of aged garlicat different temperatures. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 2008, 37, 1174–1181. 27. Tattelman Ellen (2005), “Health Effects of Garlic”, American Family Physician 72(1), pp.103 – 106. 28. Torten, J., & Whitaker, J. R. (1964). Evaluation of the biuret and dyebinding methods for protein determination in meats. Journal of Food Science, 29, 168-174. 52 29. Tsai, C. W., Chen, H. W., Sheen, L. Y., Lii, C. K, “Garlic: Health benefits and actions”, BioMedicine 2 (2012), pp.17 – 29. 30. Purev, U., Chung, M. Ja., and Oh D. H., “Individual differences on immunostimulatory activity of raw and black garlic extract in human primary immune cells”, Department of Food Science and Biotechnology, School of Biotechnology and Bioengineering, Kangwon National University, Chuncheon, Republic of Korea, Immunopharmacology and Immunotoxicology, 2012; 34(4), pp. 651–660. 31. Wang, D., Feng, Y., Liu, J., Yan, J., Wang, M., Sasaki. J., Lu, C., “ Black Garlic (Allium sativum) Extracts Enhance the Immune System”, Medicinal and Aromatic Plant Science and Biotechnology. 32. Woisky, R. G., & Salatino, A. (1998). Analysis of propolis: Some parameters and procedures for chemical quality control.Journal of Apicultural Research, 37, 99 –105. Các website: 33. www.gourmetgarlicgarden.com/ 34. www.ykhoanet.com/yhoccotruyen 35. http:// ndb.nal.usda.gov/ 36. http:// www.thuvienkhoahoc.com 37. http://www.dost.danang.gov.vn 38. http://youtube.com/vtctv 39. toidenvietnam.vn 40. toiden.congnghethucpham.com 41. Blackgarlic.net.cn 42. Vietlis.us 43. Tinmoi.vn 53 PHỤ LỤC Phụ lục 1. Xác định hàm lượng nước theo tiêu chuẩn ISO 6496:1999. • Nguyên lý: Dùng nhiệt độ cao để làm bay hơi hết hơi nước trong mẫu thử, sau đó dựa vào hiệu số khối lượng của mẫu thử trước và sau khi sấy sẽ tính được hàm lượng nước có trong mẫu tỏi. • Tiến hành: - Sử dụng cốc sấy tròn, đáy cạn. Sấy cốc sấy và mẫu đũa thủy tinh đến khối lượng không đổi: Cốc và mẫu đũa thủy tinh được rửa sạch, úp khô và sấy ở nhiệt độ 100 - 105 °C trong khoảng 1 giờ, lấy ra làm nguội trong bình hút ẩm, rồi cân, tiếp tục sấy tiếp ở nhiệt độ trên rồi làm nguội trong bình hút ẩm, tiếp tục cân đến khi nào giữa 2 lần cân liên tiếp sai khác không quá 5.10-4g (gọi thao tác này là cân đến khối lượng không đổi - chứng tỏ mẫu vật đem sấy đã khô hoàn toàn). - Cho vào cốc sấy có chứa mẫu đũa thủy tinh đã được sấy khô đến khối lượng không đổi một thìa cát trắng đã được rửa sạch và sấy khô đến khối lượng không đổi trước đó. Sau đó đem cốc sấy có cát và mẫu đũa thủy tinh trên đi cân, giữ nguyên cốc sấy trên cân ta cho khoảng 4g mẫu tỏi đã chuẩn bị trước đó vào cốc, trước khi tiến hành đo độ ẩm mẫu đã được đồng nhất bằng đũa thủy tinh. Đánh tơi mẫu bằng cách dùng mẫu đũa thủy tinh , dàn đều mẫu trên đáy cốc. Sau đó, đem đi sấy ở nhiệt độ 103 °C trong thời gian 4 giờ. - Sau 4 giờ, lấy mẫu ra để nguội trong bình hút ẩm trong thời gian là 30 phút rồi đem đi cân. • Tính kết quả: - Độ ẩm (hàm lượng nước) của tỏi theo phần trăm khối lượng mẫu được tính theo công thức sau: Xൌ mଶ െ mଵ ∗ 100 ሺ%ሻ mଶ െ mଵ Trong đó: X : Độ ẩm ( hàm lượng nước ) của thực phẩm (%). m1 : Khối lượng cốc sấy, đũa thủy tinh và cát (g). m2 : Khối lượng cốc sấy, đũa thủy tinh, cát và mẫu trước khi sấy (g). m3 : Khối lượng cốc sấy, đũa thủy tinh, cát và mẫu sau khi sấy (g). 54 Phụ lục 2. Xác định hàm lượng tro tổng theo TCVN 7038 : 2002 • Nguyên lý: Dùng sức nóng (550 - 600 °C) nung cháy hoàn toàn các chất hữu cơ. Phần còn lại đem cân và tính ra hàm lượng tro toàn phần trong thực phẩm. • Tiến hành: - Nung cốc sứ đã rửa sạch ở lò nung tới 550 - 600 °C đến trọng lượng không đổi. Để nguội ở bình hút ẩm và cân ở cân phân tích chính xác đến 10-4g. - Trước khi tiến hành xác định hàm lượng tro, mẫu được đồng nhất bằng đũa thủy tinh.Cân chính xác 5g mẫu tỏi đã chuẩn bị trước đó vào cốc nung. Cân tất cả ở cân phân tích với độ chính xác như trên. Cho tất cả vào lò nung và tăng nhiệt độ từ từ cho đến 550 - 600 °C. Nung cho đến tro trắng, nghĩa là đã loại bỏ hết các chất hữu cơ thông thường khoảng 6 - 7 giờ. - Chú ý: Trước khi đưa vào lò nung, ta cho cốc nung có chứa mẫu lên trên bếp điện để đốt cho đến khi thành than đen, không bốc cháy nữa rồi mới cho vào lò nung để tránh trường hợp bị bốc cháy khi nung vì trong tỏi có chứa đường, dễ bị bốc cháy. Tính kết quả: Hàm lượng tro theo phần trăm khối lượng mẫu được tính bằng công thức Xൌ mଷ െ mଵ ∗ 100 ሺ%ሻ mଶ െ mଵ Trong đó: X: là hàm lượng tro (%). m1 : Khối lượng cốc nung (g). m2 : Khối lượng cốc nung và mẫu (g). m3 : Khối lượng cốc nung và tro trắng (g). 55 Phụ lục 3. Xác định hàm lượng protein hòa tan. • Nguyên lý: - Trong môi trường kiềm, protein kết hợp với Cu++ thành một phức chất màu tím (phản ứng biure). Màu sắc của phức chất tỉ lệ với số lượng liên kết peptid (-CO-NH-) của protein và gần như không phụ thuộc vào nồng độ tương đối giữa albumin và globulin. • Tiến hành: - Chuẩn bị mẫu: o Dung dịch A: cho vào bình định mức 1000ml gồm 1,5g CuSO4.5H2O, 6g KNaC4H4O6.4H2O, 300ml dung dịch NaOH (10%) và cho nước cất vào đủ 1000ml. o Cân 5g mẫu cho vào ống nhựa ly tâm, rồi thêm 20ml nước cất vào. Hòa tan mẫu và để yên mẫu 15 phút, sau đó đem ly tâm bằng máy ly tâm với tốc độ 4000 vòng/phút trong 15 phút. Tách lấy pha trên thu được dịch mẫu. - Định lượng protein hòa tan: o Cho vào ống nghiệm 0,6ml dịch mẫu và 2,5ml dung dịch A. Sau đó, sau đó đem li tâm ở tốc độ 4000 vòng/phút trong thời gian 15 phút (Hermile Z 323, Germany). Dịch li tâm được thu nhận và được đo độ hấp phụ quang học ở bước sóng 540nm bằng máy đo quang phổ UV – VIS (Spectrophotometry, Carry 50, Varian, Mỹ). o Hàm lượng protein hòa tan trong dịch li tâm được xác định bằng phương pháp Biuret (Torten và Whitaker, 1964) với đường chuẩn được xây dựng từ BSA (Bovine Serum Albumin). 56 Phụ lục 4. Xác định hàm lượng lipid của tỏi theo thời gian lên men. • Tiến hành: - Trước khi tiến hành xác định hàm lượng lipid, mẫu đã đồng nhất bằng đũa thủy tinh. Cân chính xác 5g mẫu tỏi cho vào ống ly tâm 50 mL, cho thêm 5 mL cloroform, 10 mL methanol. Đem đi vortex trong vòng 2 phút, tiếp tục thêm 5 mL cloroform rồi vortex trong 1 phút, sau đó cho thêm 5 mL KCl 0,88% ( KCl bảo quản trong tủ lạnh). Sau khi thêm KCl đem đi ly tâm 2500 vòng/phút trong thời gian 20 phút. Ly tâm xong thì đem đi lọc lấy pha dưới là lipid hòa lẫn cloroform. Trong quá trình lọc thì thấy phân lớp trên là methanol, dưới là cloroform. Dùng pipet parter hút hết methanol ra, rồi cho cloroform vào đủ 10 mL. - Lấy 3 mL cho vào ống nghiệm đã cân sẵn, đem đi sấy ở nhiệt độ 50 - 55 °C (trong quá trình sấy mở nắp ống nghiệm). Sấy trong khoảng 6 - 7h đến khi bay hết mùi cloroform, sau đó để nguội và đem cân. • Tính kết quả: - Hàm lượng lipid được tính theo công thức sau: aൌ % thể tích lipid ൌ mଶ െ mଵ Vଶ a ∗ Vଵ ∗ 100 ሺ%ሻ Số gam mẫu tỏi Trong đó a : Số g lipid/1ml m1 : Khối lượng ống nghiệm trước khi cho mẫu vào (g) m2 : Khối lượng ống nghiệm sau khi sấy (g) V1 : Thể tích mẫu sau lọc cho cloroform đưa về cùng thể tích (ml) V2 : Thể tích mẫu lấy đem đi sấy (ml) 57 Phụ lục 5. Xác định hàm lượng đường tổng trong tỏi theo thời gian lên men bằng phương pháp Bertrand. • Nguyên lý: - Gluxit khử trực tiếp ôxy có tính chất khử Cu(OH)2 ở môi trường kiềm mạnh, làm cho nó kết tủa dưới thể Cu2O màu đỏ gạch. Số lượng Cu2O tương ứng với số lượng gluxit khử ôxy RCHO + 2Cu(OH)2 - RCOOH + Cu2O + 2H2O Cu2O có tính chất khử ôxy, tác dụng với muối sắt ba (Fe+++) làm cho muối này chuyển thành muối sắt hai (Fe++) ở môi trường axit Cu2O + Fe2(SO4)3 + H2SO4 2CuSO4 + H2O + 2FeSO4 FeSO4 có tính chất khử ôxy, tác dụng KmnO4 là chất ôxy hóa, do đó dùng KmnO4 để chuẩn độ FeSO4 ở môi trường axit 10FeSO4 + 8H2SO4 + 2KmnO4 K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O - Từ số ml KmnO4 0,1N dùng để chuẩn độ FeSO4 hình thành, tra bảng để có số mg đường glucoza, maltoza, lactoza hoặc saccaroza, nhân với hệ số pha loãng ta có hàm lượng đường trong 100g thực phẩm. • Tiến hành: - Chuẩn bị mẫu: Trước khi tiến hành xác định hàm lượng đường, mẫu đã được đồng nhất bằng đũa thủy tinh. Cân chính xác 5g mẫu tỏi đã chuẩn bị trước đó, cho vào cốc thủy tinh 50 mL và thêm 30 mL nước cất rồi đem đun trên bếp điện rồi lấy đũa thủy tinh đánh cho tan. - Sau đó, cho lượng mẫu đã được hòa tan trên vào bình định mức 500 mL, tráng lại cốc đựng mẫu vài lần với nước cất và cho cả vào bình định mức (chú ý không quá 250 mL) - Trung hòa axit hữu cơ có trong mẫu thử bằng dung dịch NaOH 10% đến pH = 7 (kiểm tra bằng giấy chỉ thị màu vạn năng) 58 - Sau đó, đun cách thủy ở 80°C trong vòng 15 phút, thỉnh thoảng lắc đều trong khu đun, để nguội đến nhiệt độ phòng , khử tạp chất, cuối cùng cho thêm nước cất vừa đủ 500 mL, lọc và lấy dịch lọc để chuẩn độ - Xác định hàm lượng đường: cho vào bình tam giác dung tích 250 mL: o Dung dịch Feling A: 10 mL o Dung dịch Feling B: 10 mL o Đun sôi trên bếp điện sau đó cho 10 mL dịch lọc đã chuẩn bị bên trên và 20 mL nước cất,sau 3 phút dung dịch phải sôi. Giữ cho đúng 2 phút kể từ khi bắt đầu sôi lại o Lấy bình ra và nghiêng để cho cặn đồng (I) ôxyt lắng xuống. Dung dịch bên trên lớp cặn phải có màu xanh của đồng (II) hydrôxyt. Nếu dung dịch bên trên có màu vào lục, hoặc vàng nâu có nghĩa là không đủ lượng đồng cần thiết, phải làm lại và lấy lượng dịch lọc ít hơn. o Sau đó, gạn lớp nước bên trên . Chú ý giữ lại một lớp nước mỏng bên trên lớp kết tủa trong bình để tránh Cu2O bị ôxy hóa bởi ôxy không khí. Tiếp tục rửa kết tủa vài lần bằng nước đã đun sôi đến khi nước trong bình không còn màu xanh thì dừng lại. Lần cuối cùng đổ hết nước đi và thêm vào đó 15 mL dung dịch Bertrand ( là dung dịch Fe2(SO4)3 trong H2SO4 ) để hòa tan hết kết tủa Cu2O o Chuẩn độ Fe2+ hình thành trên cốc bằng dung dịch KmnO4 0,1N cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 15 giây thì dừng lại. Đọc thể tích KmnO4 tiêu tốn và đem kiểm tra ở bảng để có hàm lượng đường Glucoza. • Tính kết quả: - Hàm lượng đường toàn phần biểu thị bằng đường glucoza trong 100g tỏi, tính bằng công thức: Xൌ Mଵ ∗ 100 ∗ F ሺ%ሻ M ∗ 1000 Trong đó X : Hàm lượng đường toàn phần biểu thị bằng đường glucoza 59 M : Khối lượng mẫu cân lúc ban đầu M1 : Khối lượng đường Glucoza (mg) tương ứng với số mL KmnO4 0,1N theo bảng Bertrand. F : Hệ số pha loãng 1000 chuyển từ mg ra g [...]... được thời gian lên men thích hợp cho các nguyên liệu tỏi khác nhau Chính vì vậy, việc thực hiện đề tài Nghiên cứu sự biến đổi thành phần hóa lý của tỏi (Allium sativum) Phan Rang theo thời gian lên men là cần thiết nhằm tìm ra được các quy luật biến đổi về hóa lý từ đó giúp các nhà khoa học và các nhà sản xuất xác định được quy trình lên men phù hợp Mục tiêu của đề tài Xác định được sự biến đổi một... được quy trình lên men phù hợp Mục tiêu của đề tài Xác định được sự biến đổi một số thành phần hóa lý của tỏi theo thời gian lên men Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu sự thay đổi tính chất vật lý và thành phần hóa học của tỏi trong quá trình lên men ở một chế độ nhất định Ý nghĩa khoa học của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài là dữ liệu khoa học có giá trị tham khảo cho các nhà khoa học và sản xuất,... lên men chậm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao được kiểm soát chặt chẽ, xảy ra sự trao đổi chất và các biến đổi các thành phần hóa học và các hoạt tính sinh học của tỏi, trong một khoảng thời gian nhất định để tạo thành sản phẩm có giá trị về mặt dinh dưỡng và y dược [10], [32], [41] 1.2.3 Các biến đổi chung của tỏi theo thời gian lên men Theo một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Trong quá trình lên. .. Tỏi (Allium sativum) Phan Rang được dùng làm nguyên liệu trong nghiên cứu lên men sản xuất tỏi đen Tỏi Phan Rang được mua tại chợ Vĩnh Hải, thành phố Nha Trang Tỏi dùng để lên men không bị dập nát, sâu mọt, tỏi có lớp vỏ dày tỏi đưa vào chế biến là tỏi khô, thường có hàm lượng nước từ 50-60% Hình 2.1 Hình ảnh củ tỏi Phan Rang 2.1.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu 2.1.2.1 Hóa chất -... sự tham gia của ôxy phân tử Ví dụ như lên men rượu, lên men axetonbutylic, lên men lactic v.v Lên men hiếu khí cũng là quá trình phân giải đường thành các hợp chất đơn giản nhưng cần phải có ôxy tự do Ví dụ như lên men accetic, lên men citric v.v [5], [7] 1.2.2 Khái niệm lên men tỏi đen Hiện nay, chưa có một khái niệm cụ thể nào về lên men tỏi đen Tuy nhiên, lên men tỏi đen được nhiều nhà nghiên cứu. .. 1.2 LÊN MEN VÀ CÁC BIẾN ĐỔI SAU QUÁ TRÌNH LÊN MEN 1.2.1 Khái niệm chung Sự lên men theo nghĩa rộng là quá trình trao đổi chất, qua đó các chất hữu cơ mà trước tiên là đường bị biến đổi dưới tác dụng của các enzyme, của vi sinh vật Dựa vào cơ chế của quá trình có thể chia ra: lên men yếm khí và lên men hiếu khí 16 Lên men yếm khí là quá trình phân giải bằng enzyme các hợp chất hữu cơ phức tạp thành. .. trong tỏi đen), flavonoid (từ 3,22mg RE/g trong tỏi sống lên đến 16,26mg RE/g trong tỏi đen) và khả năng chống ôxy hóa của tỏi đen tăng 17 lên đáng kể so với tỏi sống ban đầu (khả năng bắt gốc tự do DPPH, tổng năng lực khử ) [14] Theo nghiên cứu của Kim và cộng sự hàm lượng phenolic và flavonoid của tỏi khi chịu các điều kiện xử lý nhiệt khác nhau cũng đều cao hơn tỏi tươi [17] Cũng theo nghiên cứu của. .. quá trình lên men tỏi đen, xảy ra nhiều sự biến đổi về các thành phần hóa học và các hoạt tính sinh học của tỏi như sự biến đổi hàm lượng carbohydrate, pH, acid amin, cường độ màu nâu, polyphenol, flavonoid, các hợp chất lưu huỳnh v.v… và khả năng chống ôxy hóa của dịch chiết tỏi đen là rất cao Theo các tác giả đã nghiên cứu và cho thấy dưới tác dụng của nhiệt độ cao, độ ẩm lớn trong thời gian dài hàm... 20 [14], cũng theo Bae và cộng sự đã nghiên cứu về “ Những thay đổi của S-Allyl cysteine và tính chất hóa lý của tỏi đen trong quá trình xử lý nhiệt” [10], các nhà khoa học ở Trung Quốc như Lei và cộng sự cũng đã nghiên cứu về “ Các phân tích Saccharide trong tỏi đen và hoạt động chống ôxy hóa của nó” [20]…v.v Tỏi đen đã được sử dụng khá phổ biến không chỉ làm thức ăn mà còn được nghiên cứu sử dụng trong... được nghiên cứu sản xuất và sử dụng rộng rãi trên thế giới như tại Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc Tác dụng của tỏi đen đã được khoa học chứng minh và được kiểm chứng trong thực tế và được xem như là một siêu thực phẩm - superfood Trong quá trình lên men, rất nhiều biến đổi hóa lý diễn ra bên trong dẫn đến những thay đổi về thành phần hóa học của tỏi Việc hiểu rõ những biến về thành phần hóa lý sẽ ... 3.1.2 Sự biến đổi cường độ màu nâu tỏi theo thời gian lên men 35 3.2 SỰ BIẾN ĐỔI CHỈ TIÊU HÓA HỌC CỦA TỎI THEO THỜI GIAN LÊN MEN 40 3.2.1 Sự biến đổi hàm lượng nước tỏi theo thời. .. trình lên men phù hợp Mục tiêu đề tài Xác định biến đổi số thành phần hóa lý tỏi theo thời gian lên men Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu thay đổi tính chất vật lý thành phần hóa học tỏi trình lên men. .. theo thời gian lên men 40 Hình 3.5 Sự biến đổi hàm lượng tro tỏi theo thời gian lên men 42 Hình 3.6 Sự biến đổi hàm lượng đường tổng tỏi theo thời gian lên men 44 Hình 3.7 Sự biến đổi hàm