Ảnh hưởng các phương pháp sấy đến hàm lượng polyphenol, chlorophyll của bột lá cách (Premna Integrifolia L.)

TÓM TẮT:

Nghiên cứu khảo sát các điều kiện sấy trên 2 phương pháp sấy đối lưu và sấy chân không, đánh giá ảnh hưởng các điều kiện sấy đến độ ẩm, hàm lượng polyphenol tổng, chlorophyll của bột lá cách (Premna Integrifolia L.). Kết quả thực nghiệm xác định bằng phương pháp sấy chân không ở nhiệt độ 60oC, thời gian 60 phút, hàm lượng polyphenol tổng trong bột lá cách sấy chân không là 28,30 ± 0,10 (mgGAE/g chất khô) và hàm lượng sắc tố chlorophyll tổng là 7,89 ± 0,03 (mg/g). Ngoài ra, lượng hoạt chất chlorophyll bị mất ở phương pháp sấy chân không tuy thấp hơn sấy đối lưu, nhưng vẫn cao hơn 50%. Phương pháp sấy chân không hiệu quả hơn sấy đối lưu ở việc giữ được hoạt chất polyphenol, mất khoảng 20% polyphenol, thấp hơn 4 lần so với sấy đối lưu. 

Từ khóa: polyphenol, chlorophyll, độ ẩm, lá cách, sấy chân không, sấy đối lưu.

1. Đặt vấn đề

Theo tác giả Đỗ Tất Lợi, cây cách hay vọng cách có tên khoa học là Premna integrifolia L. (Gumira littorea Rumph.) [1] hay Premna serratifolia L.) [2], thuộc họ cỏ ngựa (Verbenaceae). Ở Việt Nam, cây vọng cách trồng nhiều ở khu vực Tây Nam bộ, là nguyên liệu trong nhiều món ăn và cũng được dùng như một loại rau ăn kèm. Vọng cách có vị đắng, có mùi thơm, tính mát, có tác dụng lợi tiêu hóa, trị sốt [3].

Hình 1. Mô tả thực vật và lá cây cách thực tế

        (a) Mô tả thực vật theo Đỗ Huy Bích                   (b) Lá cây cách thực tế

Thành phần hóa học chính trong lá cách gồm có tinh dầu [3], iridoid, flavonoid, polysaccharide, đường khử [4]. Trong dân gian, lá vọng cách thường dùng chữa lỵ, tiêu tiện khó, tiêu hóa kém, chữa phạm phòng, phát sốt, viêm gan. Lá vọng cách có thể dùng ở dạng lá phơi khô, hay sao vàng [3].

Các nghiên cứu ở Việt Nam và trên thế giới trong thời gian gần đây chủ yếu tập trung vào tinh dầu và cao chiết từ thân, lá và rễ cách [4, 5]. Cao chiết methanol lá vọng cách cho hiệu quả kháng khuẩn cao với 6 chủng vi khuẩn: Escherichia coli, Samonella typhimurium, Listeria innocua, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa và Vibrio parahaemolyticus, không hiệu quả kháng lại 2 chủng vi khuẩn Bacillus cereus và Enterobacter cloacae. Cao chiết methanol lá vọng cách cũng thể hiện hoạt tính kháng viêm in vitro cao với giá trị IC50 = 4,33 ± 0,52 (µg/mL). Hàm lượng polyphenol và flavonoid được xác định là 59,55 ± 0,22 (mg GAE/g cao chiết) và 609,62 ± 15,21 (mg QE/g cao chiết) [6]. Nguyen Huy Hung và các cộng sự (2020) đã nghiên cứu lượng tinh dầu và thành phần hóa học (GC/MS) trong tinh dầu của chi Premna ở Việt Nam, trong đó lá Premna corymbosa (hay Premna serratifolia L.) ở Nghệ An và Đà Nẵng có hàm lượng tinh dầu trong khoảng 0,22-0,25%, với các thành phần chính trong tinh dầu lá cách ở Nghệ An chủ yếu là sesquiterpenoid như spathulenol (17,3%), caryophyllene oxide (16,8%), và ở Đà Nẵng là nhóm sesquiterpene bao gồm allo-aromadendrene (39,7%), (E)-caryophyllene (13,3%), α-copaene (8,1%). Ngoài ra, cả 2 mẫu tinh dầu lá Premna corymbosa ở Nghệ An và Đà Nẵng đều chứa linalool 0,2-0,8% [5].

Đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến cao chiết, tinh dầu từ lá cách được công bố ở Việt Nam và trên thế giới. Tuy nhiên, chưa có công trình nghiên cứu cụ thể nào về ảnh hưởng của điều kiện sấy đối lưu và sấy chân không đến hàm lượng polyphenol, chlorophyll của bột lá cách. Do đó, nội dung nghiên cứu trong bài báo là khảo sát các điều kiện sấy trên 2 phương pháp sấy đối lưu và sấy chân không, nhằm đánh giá ảnh hưởng các điều kiện sấy đến độ ẩm, hàm lượng polyphenol tổng, chlorophyll của bột lá cách.

2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1. Đối tượng nghiên cứu

Lá cách tươi được thu hái ở Thành phố Sa Đéc - Đồng Tháp, mẫu nguyên liệu rửa sạch và được bảo quản lạnh ở nhiệt độ 5oC, dùng trong suốt quá trình thí nghiệm.

2.2. Hóa chất, thiết bị

Các hóa chất được sử dụng cho nghiên cứu này là loại tinh khiết hóa học và tinh khiết dành cho phân tích: acid gallic (≥98,0%, Sigma Aldrich), thuốc thử Folin-Ciocalteu (Meck, 99%).

Máy quang phổ hai chùm tia Jasco-double beam spectrophotometer model V530 (Nhật) với cell đo có chiều dài đường truyền 1 cm. Bể siêu âm Elmasonic S 100 H (tần số siêu âm 37kHz, Elma, Đức), tủ sấy Memmert SN269 (Đức), tủ sấy chân không Vacuacell, và các thiết bị thông dụng khác.

2.3. Phương pháp nghiên cứu

2.3.1. Phương pháp khối lượng xác định độ ẩm (TCVN 8948:2011)

Độ ẩm của mẫu được xác định bằng cách cân 1 g mẫu vào chén sấy (đã biết trước khối lượng), sấy ở 105°C ± 2°C trong 4 giờ, sau đó cho vào bình hút ẩm 30 phút, cân và ghi lại khối lượng. Tiếp tục lặp lại quá trình đến khi thu được khối lượng không đổi, dựa vào sự chênh lệch về khối lượng trước và sau khi sấy để tính hàm lượng ẩm có trong mẫu [7].

2.3.2. Phương pháp quang phổ-thuốc thử Folin-Ciocalteu (xác định hàm lượng polyphenol)

Hàm lượng polypheonol trong lá cách tươi và bột lá cách được xác định bằng phương pháp quang phổ, thuốc thử Folin-Ciocalteu và acid gallic được dùng làm chất chuẩn. Quy trình cụ thể (có hiệu chỉnh) như sau: cân chính xác khoảng 0,1 g mẫu (lá tươi, bột lá cách) cho vào ống nghiệm có nắp, thêm 10 mL ethanol 50%, đánh siêu âm trong thời gian 60 phút ở nhiệt độ 80°C, ly tâm ở tốc độ 4000 vòng trong 10 phút để thu dịch chiết. Lấy 1,0 mL (dịch chiết đã pha loãng) thêm vào 2,5 mL dung dịch Folin - Ciocalteu 10%, lắc đều, thêm tiếp 1,5 mL dung dịch Na₂CO₃ 1,2 M. Hỗn hợp được lắc đều, để dung dịch ở nhiệt độ phòng trong bóng tối 1 giờ. Sau đó đo độ hấp thu A ở bước sóng 755 nm trên máy quang phổ UV - VIS. Hàm lượng polyphenol được biểu diễn theo (mg GAE/g) - miligam acid gallic trong 1 g mẫu khô [8]

2.3.3. Xác định hàm lượng chlorophyll tổng bằng phương pháp UV - VIS

Trong dung môi ethanol 80%, chlorophyll a hấp thu cực đại ở 665,2 nm và chlorophyll b hấp thu cực đại ở 652,4 nm, theo Kaewseejan và các công sự, nồng độ chlorophyll a,b được xác định theo công thức 1.1a và 1.1b [9].

Chlorophyll a (mg/g) = 16,72 A_665,2 – 9,15 A_652,4             (1.1a)

Chlorophyll b (mg/g) = 34,09A_652,4 – 15,28 A_665,2              (1.1b)

2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu

Tất cả các thí nghiệm được được bố trí lặp lại 3 lần để đảm bảo tiến hành phân tích ANOVA (Excel) và kiểm định Ducan (SPSS 16.0.) được thực hiện để đánh giá mức độ khác biệt có ý nghĩa giữa các giá trị với mức ý nghĩa p < 0,05.

2.4. Bố trí thí nghiệm

Với 2 phương pháp sấy là sấy đối lưu và sấy chân không, các thông số khảo sát bao gồm nhiệt độ, thời gian; hàm mục tiêu là độ ẩm, hàm lượng polyphenol, chlorophyll. Quy trình  cần được đề xuất là quy trình có các thông số phù hợp để độ ẩm thấp và (%) H mất hoạt chất thấp. Các thí nghiệm được bố trí đơn biến và lặp 3 lần.

Khảo sát phương pháp sấy đối lưu với tủ sấy Memmert (Đức) có thể tích 108 lít, khoảng nhiệt độ cài đặt: 10^oC -300^oC, đối lưu không khí bằng quạt.

Khảo sát phương pháp sấy chân không với tủ sấy chân không Vacuacell, dung tích: 55 lít, nhiệt độ hoạt động: 5^oC đến 200/300^oC.

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Xác định độ ẩm của mẫu nguyên liệu lá cách

Độ ẩm của mẫu nguyên liệu lá cách tươi được xác định theo TCVN 8948:2011, độ ẩm mẫu lá cách tươi ban đầu là 80,87 ± 1,60 (%).

3.2. Xác định hàm lượng polyphenol tổng (chất đối chứng acid gallic) và chlorophyll a, b, chlorophyll tổng trong nguyên liệu lá cách tươi

Đường chuẩn với chất chuẩn đối chứng là acid gallic được thiết lập với nồng độ acid gallic trong khoảng 0,1 - 15,0 (mg acid gallic GAE/mL) có dạng y = 0,1078 (mgGAE/mL) + 0,016 với R² = 0,999; được sử dụng để xác định polyphenol tổng trong lá cách trước và sau sấy. Kết quả hàm lượng polyphenol tổng trong lá cách tươi ban đầu là 34,15 ± 0,041 (mgGAE/g mẫu đã loại ẩm), hàm lượng polyphenol của lá cách tươi cao hơn lá vối (10,65 ± 0,05 (mgGAE/g mẫu đã loại ẩm)) [10].

Hàm lượng chlorophyll a, b và chlorophyll tổng trong lá cách tươi lần lượt là 11,43 ± 1,33 (mg/g); 10,71 ± 1,51 (mg/g) và 22,13 ± 0,5 (mg/g). Hàm lượng chlorophyll tổng trong lá cách cao hơn trong lá vối (806,5 ± 11,0 µg/g) [10], nhưng thấp hơn lá dứa (24,96 ± 0,14 mg/g) [11].

Kết quả phân tích hàm lượng các hoạt chất polyphenol và chlorophyll trong lá cách tươi cho thấy hàm lượng các hoạt chất này cao trong nguyên liệu lá cách tươi. Trong đó, polyphenol được biết đến với các tính chất chống oxi hóa, chống vi khuẩn và có thể giúp giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và ung thư. Chlorophyll là chất chống oxi hóa mạnh mẽ, có khả năng làm sạch cơ thể và hỗ trợ quá trình giảm cân.

3.3. Ảnh hưởng của điều kiện sấy đối lưu đến độ ẩm, hàm lượng polyphenol, chlorophyll của bột lá cách

Kết quả cảm quan khi sấy ở nhiệt độ 40^oC và 75^oC (thời gian từ 20 đến 70 phút), lá cách vẫn còn khá xanh và dẻo, chưa thể nghiền thành bột. Sấy ở nhiệt độ 75^oC trong 120 phút thì lá bắt đầu giòn và khô hơn, có khả năng nghiền thành bột. Kết quả phân tích ANOVA đánh giá phương sai 2 yếu tố, có lặp với mức ý nghĩa p = 95% cho thấy 2 yếu tố là thời gian và nhiệt độ có tương tác với nhau và ảnh hưởng đến độ ẩm (p_value< 0,05 và F > F_crit). Đối với phương pháp sấy đối lưu, trong điều kiện thí nghiệm, nhiệt độ càng cao, thời gian sấy càng lâu, độ ẩm càng thấp. Phương pháp sấy đối lưu, trong điều kiện thí nghiệm với nhiệt độ 70^oC, độ ẩm đạt dưới 10% sau 70 phút và dưới 5% sau 120 phút.

Bảng 1. Ảnh hưởng của điều kiện sấy đối lưu đến độ ẩm

Nguồn: nhóm tác giả thực hiện

Kết quả phân tích hàm lượng chlorophyll và polyphenol của bột lá cách thu nhận được khi sấy đối lưu ở nhiệt độ và thời gian khác nhau thể hiện ở Bảng 2. Kết quả khảo sát cho thấy, nhiệt độ và thời gian sấy ảnh hưởng rất lớn đến sự mất hoạt chất polyphenol và chlorophyll khi sấy đối lưu. Trong đó, chlorophyll mất nhiều hơn polyphenol, hàm lượng chlorophyll mất dao động trong khoảng 30-92%, hàm lượng polyphenol mất dao động trong khoảng 13-87%. Ở điều kiện sấy 70^oC trong 120 phút, mẫu lá có thể nghiền thành bột, độ ẩm đạt nhỏ hơn 5%, so với mẫu lá tươi, bột lá có hàm lượng chlorophyll a, b và polyphenol mất lần lượt là 85,57%; 91,09% và 86,60%.

Bảng 2. Ảnh hưởng điều kiện sấy đối lưu đến hàm lượng polyphenol và chlorophyll của bột lá cách

a,b,c trong cùng cột khác nhau có ý nghĩa thống kê ở p=0,95

Nguồn: nhóm tác giả thực hiện

3.4. Ảnh hưởng của điều kiện sấy chân không đến độ ẩm, hàm lượng polyphenol, chlorophyll của lá bột lá cách

Với phương pháp sấy chân không, lá cách được khảo sát ở 60^oC với các thời gian khác nhau. Kết quả cảm quan cho thấy, ở phương pháp sấy chân không, màu của lá cách vẫn xanh, nhanh khô và giòn hơn so với sấy đối lưu, khả năng nghiền thành bột cũng cao hơn. Ở điều kiện 60^oC, 60 phút lá còn xanh, vẫn nghiền được nhưng độ mịn không cao. Ở điều kiện 60^oC, 60 phút thì sản phẩm dễ nghiền và màu bột vẫn xanh, vẫn giữ được mùi thơm lá cách. Đối với phương pháp sấy chân không, lá cách có độ ẩm dưới 10%  khi sấy ở nhiệt độ 60^oC trong các thời gian khảo sát từ 30 - 60 phút.

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của điều kiện sấy chân không đến sự biến đổi hàm lượng chlorophyll và polyphenol cho thấy cũng như sấy đối lưu, nhiệt độ và thời gian sấy ảnh hưởng rất lớn đến sự mất hoạt chất polyphenol và chlorophyll, nhưng so với sấy đối lưu, khả năng mất thấp hơn, ở điều kiện sấy 60^oC - 60 phút, độ ẩm đạt 3,50 ± 0,03 (%) (<5%), có thể nghiền thành bột và hoạt chất polyphenol mất gần khoảng 28,30 ± 0,10 (%), chlorophyll a, b mất lần lượt 62,99% và 65,23%. Điều này có thể giải thích do nhiệt độ sôi của nước giảm theo áp suất, nên sự bốc hơi nước diễn ra rất nhanh khi sấy ở điều kiện chân không, vì vậy vật liệu sấy khô nhanh hơn, đồng thời nhiệt độ sấy giảm nên giữ được các hoạt chất trong vật liệu.

3.6. So sánh chất lượng sản phẩm bột lá cách khi sấy bằng 2 phương pháp

Sấy mẫu ở các điều kiện tối ưu, mẫu lá có thể nghiền thành bột, độ ẩm nhỏ hơn 5% với công suất 2 kg lá tươi cho 1 lần sấy, lá được cắt nhỏ và trải đều trong khay. Kết quả phân tích lá cách tươi và bột lá cách thu được khi sấy bằng 2 phương pháp sấy đối lưu và sấy chân không được thể hiện ở Bảng 3.

Bảng 3. Kết quả phân tích lá cách tươi và bột lá cách

Nguồn: nhóm tác giả thực hiện

Kết quả đối sánh cho thấy, phương pháp sấy chân không ở nhiệt độ thấp hơn và thời gian ngắn hơn, nên hàm lượng polyphenol và chorophyll trong bột cao hơn sấy đối lưu, đặt biệt là polyphenol. Điều này được giải thích do phương pháp sấy chân không được thực hiện ở áp suất và nhiệt độ thấp nên bột lá cách thu được có hàm lượng các hoạt chất bị mất ít hơn so với phương pháp sấy đối lưu. Do quá trình xảy ra ở nền nhiệt và áp suất thấp tránh được quá trình oxi hóa khi tách ẩm khỏi vật liệu. Ngoài ra, không giống sấy áp suất thường, sấy dưới áp suất thấp làm giảm điểm sôi và sự chênh lệch nhiệt độ lớn hơn giữa tác nhân nhiệt và sản phẩm, dẫn đến thời gian sấy ngắn, tốn ít năng lượng nên cắt giảm chi phí kinh tế và giảm tác động đến môi trường [12].

4. Kết luận

Kết quả thực nghiệm xác định được điều kiện sấy cho ra bột lá cách tốt nhất là sấy chân không ở nhiệt độ 60^oC, thời gian 60 phút, 2 kg lá cách tươi sẽ sản xuất ra được khoảng 100 g bột lá cách sấy chân không. Hàm lượng polyphenol tổng trong bột lá cách sấy chân không là 28,30 ± 0,10 (mgGAE/g chất khô) thấp hơn của bột lá vối là 45,30 ± 0,15 (mgGAE/g chất khô) và hàm lượng sắc tố chlorophyll tổng là 7,89 ± 0,03 (mg/g) cao hơn bột lá vối là 6,78 ± 0,31 (mg/g) [10]. Tuy nhiên, lượng hoạt chất chlorophyll bị mất ở phương pháp sấy chân không tuy thấp hơn sấy đối lưu nhưng vẫn cao hơn 50%. Phương pháp sấy chân không hiệu quả hơn sấy đối lưu ở việc giữ được hoạt chất polyphenol, mất khoảng 20% polyphenol, thấp hơn 4 lần so với sấy đối lưu.