Ảnh hưởng của siêu âm kết hợp với ascorbic acid đến hoạt tính enzyme polyphenol oxidase trong thịt quả bơ

Đề tài Ảnh hưởng của siêu âm kết hợp với ascorbic acid đến hoạt tính enzyme polyphenol oxidase trong thịt quả bơ do Vương Đắc Khởi - Nguyễn Quang Minh - Nguyễn Thị Mỹ Hậu - Nguyễn Thị Xuân Thùy - Trần Thị Thảo Tiên - Nguyễn Thị Thùy Dương (Trường Đại học Công Thương TP. Hồ Chí Minh) thực hiện.

• ​Doanh nghiệp dệt may nhọc nhằn “bơi” theo tăng trưởng xanh
• ​Triệu hồi xe Audi Q7, Q8 do lỗi bơm nhiên liệu
• ​Triệu hồi Bentley Continental tại Việt Nam do lỗi bơm nước

TÓM TẮT:

Bơ là loại quả giàu dinh dưỡng. Tuy nhiên, quá trình bảo quản thịt quả gặp hạn chế do enzyme polyphenol oxidase (PPO) gây hiện tượng hóa nâu làm giảm chất lượng bơ. Do đó, cần có các phương pháp bất hoạt enzyme PPO trong quá trình chế biến và bảo quản. Mục tiêu của nghiên cứu là khảo sát các phương pháp siêu âm, kết hợp với ascorbic acid để làm giảm hoạt tính PPO. Kết quả cho thấy xử lý thịt quả bơ sử dụng phương pháp siêu âm ở tỷ lệ nguyên liệu: nước là 1:4 (w/v), công suất 200 W, thời gian 20 phút có hiệu quả giảm hoạt tính enzyme PPO còn 59%. Kết hợp siêu âm với ascorbic acid 400 mg/kg hoạt tính enzyme giảm tiếp còn 39%. Thịt quả bơ khi xử lý bằng siêu âm kết hợp với ascorbic acid có sự cải thiện về màu sắc so với mẫu đối chứng không xử lý và kéo dài thời gian bảo quản.  

Từ khóa: quả bơ, enzyme polyphenol oxydase, siêu âm, ascorbic acid.

1. Đặt vấn đề

Bơ (Persea americana) là loại trái cây giàu dinh dưỡng, có thành phần gồm 5-36% chất béo. Quả bơ có nhu cầu tiêu dùng cao và giá trị xuất khẩu tương đối lớn. Ở Việt Nam, bơ được trồng nhiều và từ khá lâu đời ở một số tỉnh Tây Nguyên với diện tích khoảng 8.000 ha [1]. Quả bơ được tiêu thụ chủ yếu dưới hình thức quả tươi. Các sản phẩm chế biến từ thịt quả bơ khó bảo quản chủ yếu do các phản ứng oxy hóa enzyme làm hóa nâu thịt quả [2]. Khi bơ được chế biến ở dạng puree, mô trải qua sự phá vỡ một phần các bào quan, giải phóng enzyme polyphenol oxydase (PPO) và chất nền là hợp chất phenolic. Phản ứng tạo ra sản phẩm o-quinone, trải qua quá trình polyme hóa để tạo thành sắc tố màu nâu. Màu nâu của bơ cũng có liên quan đến hình thành mùi vị không mong muốn và tổn thất dinh dưỡng [3]. Vì vậy, để nâng cao chất lượng bảo quản thịt quả, bơ cần bất hoạt enzyme PPO.

Hoạt tính enzyme PPO của bơ dễ bị tác động với pH môi trường thấp, nhiệt độ và mức áp suất cao. Đã có các nghiên cứu làm giảm hoạt tính enzyme PPO như sử dụng các acid, siêu âm, phương pháp xử lý nhiệt và áp suất cao [4]. Ascorbic acid đã được sử dụng rộng rãi để làm chất chống nâu trái cây. Táo được ngậm trong ascorbic acid 1% có hiệu quả ức chế hóa nâu. Siêu âm gây ra sự bất hoạt của enzyme bằng cách phá vỡ màng tế bào bằng năng lượng sóng âm, tạo bọt và các điểm có áp suất và nhiệt độ cao [5]. Siêu âm đặc biệt hữu ích trong việc bất hoạt enzyme do có thể giảm thời gian xử lý và tăng hiệu quả. Siêu âm tần số thấp kết hợp với các phương pháp xử lý khác có hiệu quả hơn đối với việc khử hoạt tính enzyme thực phẩm [6]. Vì vậy, việc kết hợp các phương pháp khác nhau để làm giảm các ảnh hưởng quá trình xử lý nhiệt đến lượng thịt quả là điều cần thiết.

Mục tiêu của đề tài nhằm khảo sát các phương pháp xử lý thịt quả bơ bằng vi siêu âm kết hợp với ascorbic acid để làm giảm hoạt tính enzyme PPO hướng đến hạn chế hiện tượng hóa nâu thịt quả trong quá trình bảo quản. Thông số công nghệ được khảo sát bao gồm tỉ lệ nguyên liệu: dung môi, công suất, thời gian siêu âm kết hợp tỉ lệ ascorbic acid.

2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

2.1. Vật liệu

Bơ Booth được thu mua từ chợ đầu mối Hóc Môn, bao gói bằng bao bì PE, bảo quản ở nhiệt độ thường (30±2ºC) và vận chuyển về phòng thí nghiệm. Bơ được chọn theo TCVN 10921:2015 gồm những quả có vỏ xanh, không nhăn, trọng lượng 300-500 g/quả, độ Brix 4-10.

Hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu bao gồm: Na₂HPO₄.12H₂O, NaH₂PO₄, catechol, ascorbic acid chuẩn phân tích.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Quy trình nghiên cứu

Trái bơ tươi được rửa sạch, gọt vỏ, bổ đôi và bỏ hạt. Thịt quả bơ 10 g được xay bằng máy xay Phillips (MoHR2118, Indonesia) trong 2 phút. Thịt bơ sau khi xay được tiến hành xử lý bằng phương pháp siêu âm, ascorbic acid và phân tích hoạt tính PPO còn lại.

2.2.2. Khảo sát thông số quá trình siêu âm

Bơ xay nhuyễn 10 g được tiến hành khảo sát siêu âm ở các tỉ lệ nguyên liệu: nước là 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5 (w/v). Các mẫu được tiến hành xử lý siêu âm ở công suất 150 W (Sonic Ruptor 250) trong 15 phút. Khảo sát siêu âm ở các công suất 100, 125, 150, 175, 200 W trong 15 phút được thực hiện sau khi chọn tỉ lệ nguyên liệu: nước. Thực hiện siêu âm ở thời gian 5, 10, 15, 20, 25 giây với tỉ lệ nguyên liệu: nước và công suất đã được xác định dựa trên các khảo sát trên. Sau khi xử lý siêu âm, thịt quả bơ được đo hoạt tính enzyme PPO còn lại. Tỷ lệ nguyên liệu: nước, công suất, thời gian cho hoạt tính enzyme còn lại thấp nhất lần lượt được chọn cho các thí nghiệm tiếp theo.

2.3. Phương pháp phân tích

Phương pháp xác định hoạt tính PPO còn lại

Bơ xay nhuyễn 10 g được đồng nhất với 20 mL đệm phosphate (0,1 M, pH 6,5) và được tiến hành xay ở mức 1 trong 2 phút (máy xay Phillips) để đồng nhất mẫu. Hỗn hợp được lọc thô qua 2 lớp khăn. Dịch sau khi lọc được tiến hành ly tâm ở tốc độ 5000 vòng/phút trong 15 phút ở 4^oC (Hermle Z216M) thu phần dịch trong được dùng để xác định hoạt tính PPO còn lại.

Dịch chiết thô được giữ trong bể nước đá trước khi phân tích. Hỗn hợp phân tích bao gồm 3 mL đệm phosphate (0,1 M, pH 6,5), 0,5 mL catechol 0,1 M và 0,5 mL dịch trích PPO. Dạng polyme catechol bị oxy hóa được đo độ hấp thu ở bước sóng 420 nm trong 2 phút bằng máy quang phổ UV-VIS (Jasco V-730). Một đơn vị hoạt tính của enzyme PPO được định nghĩa là sự tăng độ hấp thụ 0.1 ở bước sóng 420 nm mỗi phút. Hoạt tính enzyme còn lại được tính bằng tỷ số phần trăm của hoạt tính enzyme PPO sau quá trình xử lý (siêu âm, ascorbic acid) với hoạt tính enzyme PPO trước quá trình xử lý (siêu âm, ascorbic acid) theo công thức sau:

 

2.4. Phương pháp xử lý số liệu

Mỗi thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần, kết quả được trình bày ở dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. Phân tích phương sai oneway Anova và so sánh các giá trị trung bình ở mức ý nghĩa α = 0,05 bằng phần mềm SPSS 17 (SPSS, Chicago, IL, USA). Đồ thị được vẽ bằng phần mềm Excel 2010 (Microsoft Co.).

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu : nước trong siêu âm đến hoạt tính enzyme PPO còn lại

Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : dung môi đến hoạt tính enzyme PPO còn lại được thể hiện ở Hình 1.

Khi tăng tỷ lệ nguyên liệu: dung môi từ 1:2 lên 1:6 thì hoạt tính còn lại của enzyme PPO giảm từ 96,69 xuống 82,69%. Tại tỷ lệ nguyên liệu: dung môi 1:4, hoạt tính enzyme giảm 7,64% xuống còn 82,69%. Khi tăng tỷ lệ nguyên liệu: dung môi đến 1:5, hoạt tính thay đổi không có ý nghĩa thống kê.

Khi sóng siêu âm truyền qua môi trường lỏng, chu kì giãn nở tạo ra bong bóng khí gây ra áp lực cục bộ lớn. Khi mở rộng đến một mức độ nhất định, các bong bóng khí sẽ vỡ tung. Hiện tượng này được gọi là xâm thực và có thể phá hủy cấu trúc tế bào [7, 8]. Xu hướng khi tăng tỷ lệ nguyên liệu: nước thì hoạt tính enzyme PPO còn lại giảm phù hợp với nghiên cứu của C. X. Tan (2018) [9] khi siêu âm ở công suất 240 W, tỷ lệ bơ: nước càng cao hoạt tính enzyme càng giảm và ở tỷ lệ 1:5 là tối ưu nhất. Ở tỷ lệ nguyên liệu: dung môi là 1:4 hoạt tính enzyme PPO còn lại là thấp nhất (82,69%) được chọn cho các khảo sát tiếp theo.

3.2. Khảo sát công suất siêu âm đến hoạt tính enzyme PPO còn lại

Ảnh hưởng công suất siêu âm đến hoạt tính enzyme PPO còn lại được thể hiện qua Hình 2.

Khi tăng công suất từ 100-200 W, hoạt tính enzyme giảm từ 95,11% xuống 65,94%. Hoạt động của enzyme càng giảm dần khi càng tăng công suất siêu âm. Tại công suất 200 W, hoạt tính enzyme có trong mẫu bơ giảm xuống thấp nhất đạt 65,94%, giảm 34,06 % so với mẫu chưa xử lý.

Công suất càng cao, hoạt độ enzyme càng giảm dần. Theo nghiên cứu của Guanwen Suo (2022) [10], nhiệt độ và áp suất cao cục bộ được tạo ra bởi công suất cao trong quá trình xử lý siêu âm làm thay đổi cấu trúc không gian, gây ức chế hoạt tính sinh học của enzyme. Xu hướng khi tăng công suất thì hoạt tính giảm tương tự với nghiên cứu của Guanwen Suo (2022) [10] và Thatyane Vidal Fonteles (2012) [11]. Theo Guanwen Suo và cộng sự, với sự gia tăng công suất siêu âm, hoạt tính còn lại của PPO và POD trong các mẫu nước ép bí ngô giảm, hoạt tính enzyme là 31,66% ở 200 W. Theo nghiên cứu của Thatyane Vidal Fonteles (2012) về siêu âm nước dưa hấu, ở cường độ 100 W, hoạt độ enzyme còn lại là 88.18%, khi tăng cường độ lên 500 W thì % hoạt tính enzyme giảm còn 51,67%.

Trong khoảng khảo sát từ 100-200 W, hoạt độ enzyme PPO còn lại đạt mức thấp nhất ở 200 W, do đó công suất 200 W được chọn để thực hiện các khảo sát tiếp theo.

3.3. Khảo sát thời gian siêu âm đến hoạt tính enzyme PPO còn lại

Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hoạt tính enzyme PPO còn lại được thể hiện ở Hình 3.

Khi thời gian siêu âm tăng từ 5 đến 25 phút thì hoạt tính enzyme PPO giảm từ 74,83 xuống 62,57%. Tại thời gian siêu âm 20 phút, hoạt độ emzyme giảm nhiều nhất còn 59,44%. Tại thời gian 25 phút, hoạt độ enzyme tăng không có đáng kể so với mẫu trước (3,13%).

Xu hướng trên tương tự với nghiên cứu của Nur Aribah Fatini Zawawi [12], Xiufang Bi (2015) [4], Mayra Garcia Maia Costa [13]. Nur Aribah Fatini Zawawi và cộng sự chỉ ra PPO trong quả táo giảm đến 95% trong 20 phút ở công suất 556 W/cm². Theo Mayra Garcia Maia Costa, siêu âm nước dứa ở công suất 226 W/cm² trong 6 phút thì % hoạt tính enzyme còn lại là 99.98%, trong 10 phút giảm còn 92,35%. Theo nghiên cứu của Xiufang Bi (2015) [4], càng kéo dài thời gian siêu âm, hoạt tính enzyme càng giảm do lượng bong bóng khí nhiều hơn làm nhiệt độ tăng cao, phá hủy cấu trúc các tế bào, từ đó làm giảm hoạt độ enzyme.

Tại thời gian 20 phút, công suất đạt ở mức thấp nhất là 59,44% nên chọn mức 20 phút cho các khảo sát tiếp theo.

4. Kết luận

Nghiên cứu được thực hiện để so sánh ảnh hưởng của các phương pháp xử lý siêu âm kết hợp ascorbic acid để làm giảm hoạt tính enzyme PPO có trong quả bơ. Đề tài tiến hành khảo sát các thông số của quá trình xử lý siêu âm (tỷ lệ nguyên liệu: dung môi, công suất, thời gian) kết hợp hàm lượng ascorbic acid. Kết quả cho thấy siêu âm ở tỷ lệ nguyên liệu: dung môi là 1:4, công suất 200 W, thời gian 20 phút cho hoạt tính enzyme PPO còn lại giảm còn 59%. Kết hợp siêu âm với ascorbic acid 400 mg/kg hoạt tính enzyme PPO giảm tiếp còn 39%. Thịt quả bơ khi xử lý bằng siêu âm kết hợp với ascorbic acid có sự cải thiện về màu sắc so với mẫu đối chứng không xử lý và kéo dài thời gian bảo quản. 

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

[1]        N. V. Lam and N. P. T. J. B. B. c. T. c. K. h. v. C. n. V. N. Lê Tất Khương, "Kết quả khảo nghiệm 5 giống bơ trong nước ở thời kỳ kinh doanh tại Mộc Châu - Sơn La," vol. 62, no. 12, 2020.

[2]        M. Hoang et al., "Tuyển chọn giống bơ (Persea americana Mills.,) tại Tây Nguyên và Đông Nam Bộ phục vụ xất khẩu," vol. 2, 2013.

[3]        D. Jacobo‐Velázquez and C. J. J. o. F. S. Hernández‐Brenes, "Biochemical changes during the storage of high hydrostatic pressure processed avocado paste," vol. 75, no. 6, pp. S264-S270, 2010.

[4]        X. Bi, Y. Hemar, M. O. Balaban, and X. J. U. S. Liao, "The effect of ultrasound on particle size, color, viscosity and polyphenol oxidase activity of diluted avocado puree," vol. 27, pp. 567-575, 2015.

[5]        J.-H. Jang and K.-D. J. F. C. Moon, "Inhibition of polyphenol oxidase and peroxidase activities on fresh-cut apple by simultaneous treatment of ultrasound and ascorbic acid," vol. 124, no. 2, pp. 444-449, 2011.

[6]        X.-F. Cheng, M. Zhang, and B. J. U. s. Adhikari, "The inactivation kinetics of polyphenol oxidase in mushroom (Agaricus bisporus) during thermal and thermosonic treatments," vol. 20, no. 2, pp. 674-679, 2013.

[7]        K. N. Matsui, J. A. W. Gut, P. V. De Oliveira, and C. C. J. J. o. F. E. Tadini, "Inactivation kinetics of polyphenol oxidase and peroxidase in green coconut water by microwave processing," vol. 88, no. 2, pp. 169-176, 2008.

[8]        A. B. Woolf et al., "Effect of high pressure processing on avocado slices," vol. 18, pp. 65-73, 2013.

[9]        G. Palma-Orozco, J. G. Sampedro, A. Ortiz-Moreno, and H. Najera, "In situ inactivation of polyphenol oxidase in mamey fruit (Pouteria sapota) by microwave treatment," J Food Sci, vol. 77, no. 4, pp. C359-65, Apr 2012.

[10]      B. de Ancos, M. P. Cano, A. Hernandez, M. J. J. o. t. S. o. F. Monreal, and Agriculture, "Effects of microwave heating on pigment composition and colour of fruit purees," vol. 79, no. 5, pp. 663-670, 1999.

[11]      L. Zhou, C. Y. Tey, G. Bingol, J. J. I. F. S. Bi, and E. Technologies, "Effect of microwave treatment on enzyme inactivation and quality change of defatted avocado puree during storage," vol. 37, pp. 61-67, 2016.

[12]      É. S. Siguemoto, L. J. Pereira, J. A. W. J. F. Gut, and B. Technology, "Inactivation kinetics of pectin methylesterase, polyphenol oxidase, and peroxidase in cloudy apple juice under microwave and conventional heating to evaluate non-thermal microwave effects," vol. 11, no. 7, pp. 1359-1369, 2018.

[13]      M. Cappelletti, G. Ferrentino, and S. J. T. J. o. S. F. Spilimbergo, "Supercritical carbon dioxide combined with high power ultrasound: An effective method for the pasteurization of coconut water," vol. 92, pp. 257-263, 2014.

Effect of ultrasound-assisted treatment combined with ascorbic acid on polyphenol oxidase inactivationin avocado puree

Vuong Dac Khoi¹

Tran Thi Thao Tien¹

Nguyen Thi Xuan Thuy¹

 Nguyen Quang Minh¹

Nguyen Thi Thuy Duong¹

¹Ho Chi Minh City University of Industry and Trade

Abstract:

Avocado is a nutritious fruit; however, it is difficult to preserve its fruit flesh as the enzyme polyphenol oxidase (PPO) causes browning and reduces fruit quality. Hence, it is necessary to find a method that inactivates the PPO during the processing and storage of avocado. This study explored how the ultrasound-assisted treatment combined with ascorbic acid can inactivate the PPO in avocado puree. The study’s results showed that the ultrasound-assisted treatment with a ratio of puree to water of 1:4 (w/v) and a power of 200 W for 20 minutes can reduce the PPO activity to 59%. If the ultrasound-assisted treatment is used with 400 mg/kg ascorbic acid, the PPO will be further lowered to 39%. Avocado puree treated with ultrasound and ascorbic acid has improved color and prolonged storage time.

Keywords: avocado, polyphenol oxydase, ultrasound, ascorbic acid.

[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 27 tháng 12 năm 2023]

• phản hồi

• cùng chuyên mục