Xem mẫu
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 4/2014
THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC
THU NHẬN POLYPHENOL TỪ CÂY NGÔ
RECOVERY OF POLYPHENOL FROM MAIZE
Đặng Xuân Cường1, Lê Tuấn Anh2, Vũ Ngọc Bội3, Bùi Minh Lý4
Ngày nhận bài: 07/5/2014; Ngày phản biện thông qua: 07/8/2014; Ngày duyệt đăng: 01/12/2014
TÓM TẮT
Polyphenol với hoạt tính (chống oxy hóa tổng, khử sắt và bắt gốc tự do DPPH) của cây ngô đã được tập trung nghiên
cứu. Thân, rễ cây ngô và râu ngô đã được sử dụng như nguồn polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa. Kết quả nghiên cứu
cho thấy, thân cây ngô có hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa cao nhất. Polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa được chiết từ thân cây ngô bằng nước với tỷ lệ DM/NL 60/1 (v/w) trong thời gian 32 giờ ở 600C. Dịch chiết polyphenol
này hoàn toàn có thể ứng dụng làm đồ uống chức năng.
Từ khóa: Polyphenol, cây ngô, chống oxy hóa, thu nhận, hoạt tính
ABSTRACT
Polyphenol with activities (total antioxidant, reducing power and free radical scavenging DPPH) of maize were
focused on research. Husk, roots of maize and corn silk were used as the sources of polyphenol with antioxidant activities.
The research showed that, polyphenol content with antioxidant activities in maize husk are the highest. Polyphenol with
antioxidant activities from husk of maize were efficiently extracted using water with solvent-to-material ratio of 60/1 (v/w)
during 32 hours at 600C. This polyphenol extract could be absolutely used into the functional drink.
Keywords: Polyphenol, maize, antioxidant, recovery, activity
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây ngô (Zea mays L.) là cây lương thực quan
trọng phục vụ đời sống của con người từ thuở sơ
khai. Ngoài ra, cây ngô có vị ngọt, tính ẩm, ích
khí, điều hoà ngũ tạng, nên chúng còn đóng vai trò
như nguồn dược liệu, giúp con người ngăn ngừa
và hỗ trợ điều trị những bệnh lý như: động mạch
vành, nhồi máu cơ tim, suy tim, tai biến mạch não,
sỏi thận, giúp điều chỉnh lượng mỡ máu, ngăn ngừa
bệnh tim mạch, tăng cường hoạt động của ruột
già,... [2]. Cây ngô chứa rất nhiều hoạt chất sinh học
như polyphenol (acid gallic, lignin,...), chlorophyll,
lysin,.... Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra,
hợp chất polyphenol là hoạt chất an toàn với các
khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng nấm,
kháng ung thư,....[10] và polyphenol từ cây ngô
cũng đã và đang được quan tâm nghiên cứu [9].
Tính đến năm 2013, tổng diện tích trồng ngô cả nước
ta là 1,1 - 1,2 triệu ha với năng suất bình quân là 4,5
tấn hạt/ ha, đồng nghĩa có 4,5 tấn phụ phẩm/ha [1].
Trong khi đó, phụ phẩm tại Việt Nam chủ yếu
được dùng làm phân bón, thức ăn gia súc và
nhiên liệu sinh học, chưa có nghiên cứu nào về chiết
polyphenol từ phụ phẩm này và ứng dụng chúng
trong thực phẩm. Do vậy, bài báo này tập trung trình
bày về điều kiện thu nhận polyphenol từ cây ngô
định hướng ứng dụng trong thực phẩm, thực phẩm
chức năng.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng nghiên cứu
Cây ngô lai số 01 (sweet corn) trồng ở Diên
Khánh - Khánh Hòa từ tháng 02/2013 - 04/2013.
ThS. Đặng Xuân Cường, 4 PGS. TS. Bùi Minh Lý: Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang (VAST)
TS. Lê Anh Tuấn: Viện Nuôi trồng thủy sản - Trường Đại học Nha Trang
3
TS. Vũ Ngọc Bội: Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang
1
2
16 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Phương pháp thu mẫu, xử lý mẫu và chiết
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa
Cây ngô được lấy ngẫu nhiên trên cùng một
thửa 2.000m2. Tiếp theo sấy lạnh mẫu ở 500C đến
hàm ẩm 19% và xay nhỏ tới kích thước 2 - 4mm.
Sau đó, bảo quản mẫu đã xay nhỏ ở 100C để tiến
hành nghiên cứu. Phương pháp chiết được sử dụng
là phương pháp ngâm dầm. Thân, rễ và râu cây ngô
được chiết ở nhiệt độ phòng trong thời gian 24 giờ
với tỷ lệ DM:NL là 20:1 (v/w). 100% ethanol 96%
được sử dụng để chiết. Dịch chiết được lọc và đánh
giá hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa. Sau khi lựa chọn được thành phần cây ngô
có hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa cao, tiến hành nghiên cứu điều kiện chiết với
các yếu tố đầu vào như sau: loại dung môi chiết
(nước, ethanol, ethyl acetate, n- hexan và chloroform),
tỷ lệ DM:NL 20:1 - 80:1 (v/w) với bước nhảy là
10:1 (v/w), nhiệt độ chiết 400C - 800C với bước nhảy
là 100C, thời gian chiết 16 - 48 giờ với bước nhảy
là 8 giờ (h) và pH dung môi chiết từ 3 - 9 với bước
nhảy là 1. Mỗi nghiệm thức sử dụng 100g mẫu khô
để nghiên cứu.
2.2. Phương pháp phân tích
- Định lượng polyphenol theo phương pháp của
Swanson và cs (2002) [11]. Lấy 300μl dịch mẫu bổ
sung 01ml Folin-Ciocalteu 10%, giữ 5 phút. Sau đó
thêm vào 2 ml Na2CO3 10%, trộn đều, giữ 90 phút
trong bóng tối và đo độ hấp thụ ở bước sóng 750nm.
Acid gallic được sử dụng làm chất chuẩn.
- Xác định hàm ẩm theo TCVN 5613 : 1991.
- Hoạt tính chống oxy hóa tổng (TA) được xác định
theo phương pháp của Prieto và cộng sự (1999) [8].
Lấy 100µl mẫu bổ sung 900µl nước cất và thêm 3
ml dung dịch A (H2SO4 0,6 M, sodium phosphate
28mM và ammonium molybdate 4mM). Hỗn hợp
được giữ 90 phút ở 950C. Sau đó đo độ hấp thụ ở
bước sóng 695nm với chất chuẩn là ascorbic acid.
- Hoạt tính khử Fe (RP) được xác định theo
phương pháp của Zhu và cs (2002) [12]. Lấy 500µl
dịch mẫu bổ sung 0,5ml đệm phosphate pH = 7,2
và 0,2 ml K3[Fe(CN)6] 1%. Giữ hỗn hợp 20 phút ở
500C. Sau đó thêm vào 500µl CCl3COOH 10% với
sự bổ sung 300µl nước cất và 80µl FeCl3 0,1%.
Tiếp theo đo độ hấp thụ ở bước sóng 655nm
Đồ thị 1. Hàm lượng polyphenol ở từng phần cây ngô
Số 4/2014
với chất chuẩn là FeSO4.
- Hoạt tính bắt gốc tự do DPPH tiến hành
theo Blois và cs (1958) [5], lấy lần lượt 200µl,
400µl, 600µl, 800µl và 1000µl dịch chiết vào 5 ống
nghiệm, rồi bổ sung 3ml DPPH (25mg/l) vào từng
ống nghiệm làm dung dịch mẫu (mẫu). Ở dung dịch
trắng (mẫu trắng) làm tương tự mẫu nhưng thay
DPPH bằng 3ml cồn tuyệt đối vào từng ống. Mẫu
kiểm soát chuẩn bị bằng cách làm giống như mẫu
trắng nhưng thay dịch chiết bằng DPPH. Giữ các
hỗn hợp trong tối ở nhiệt độ phòng. Sau 30 phút tiến
hành đo độ hấp thụ ở bước sóng 550nm. Công thức
tính phần trăm bắt gốc như sau:
- Đánh giá độ sạch bằng cách xác định tỷ lệ
hàm lượng polyphenol trên chất khô của dịch
chiết. Tỷ lệ này càng cao, thì độ sạch càng lớn.
Các mẫu được đo độ hấp thụ trên máy UV-Vis
Spectrophotometer JenWay 6400/ 6405.
2.3. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm
- Folin-Ciocalteu, acid gallic, sodium phosphate,
ammonium molybdate, K3[Fe(CN)6], CCl3COOH
FeCl3, FeSO4 và DPPH của Merck. Na2CO3, H2SO4
và pH chuẩn của Sigma.
- Dung môi sử dụng nghiên cứu chiết của Trung
Quốc. Ethanol của Việt Nam.
3. Phân tích dữ liệu
Thí nghiệm được lặp lại (n = 3). Tính toán độ
tin cậy của số liệu, phân tích ANOVA, hồi quy bằng
phần mềm Excell.
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1. Đánh giá hàm lượng polyphenol ở thân, rễ và
râu của cây ngô
Kết quả cho thấy, hàm lượng polyphenol với
hoạt tính chống oxy hóa tổng tăng theo trình tự: rễ,
râu và thân (hình 1 và 2). Hoạt tính khử sắt lại tăng
theo trình tự: râu, rễ và thân (hình 2). Tuy nhiên
phân tích ANOVA thấy rằng không có sự khác biệt
mang tính thống kê về hoạt tính chống oxy hóa ở rễ
và râu. Hoạt tính khử sắt và hàm lượng polyphenol
ở râu, rễ và thân có sự khác biệt mang tính thống
kê ( F > Fcrit).
Đồ thị 2. Hoạt tính chống oxy hóa của từng phần cây ngô
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 17
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Hàm lượng polyphenol từ thân cây ngô tương
đương 2,413 ± 0,02g acid gallic/ 100g mẫu khô (đồ
thị 1) và hoạt tính chống oxy hóa tổng tương đương
5,354 ± 0,003g acid ascorbic/100g mẫu khô (đồ
thị 2). Hoạt tính khử sắt của râu ngô tương đương
7,048 ± 0,006 g FeSO4/100g mẫu khô, và chỉ đạt
97% so với rễ và 60% so với thân (đồ thị 2). Tính
toán khả năng bắt gốc tự do thấy rằng, rễ có khả
năng bắt gốc DPPH thấp nhất, cao nhất ở thân với
(84,4 ± 0,2)%. Hoạt tính bắt gốc tự do của rễ và
râu tương ứng bằng 92,6% và 94,9% so với ở thân.
Phân tích ANOVA thấy, hoạt tính bắt gốc tự do ở
thân, râu và rễ có sự khác biệt mang tính thống kê
(F > Fcrit).
Như vậy thấy rằng, thân, rễ và râu cây ngô đều
phù hợp cho việc chiết tách polyphenol với hoạt tính
chống oxy hóa. Tuy nhiên, hàm lượng polyphenol
với hoạt tính chống oxy hóa ở thân là nhiều nhất.
Do đó, thân cây ngô được lựa chọn làm nguyên
liệu chiết tách polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa phục vụ thử nghiệm sản xuất đồ uống giàu
polyphenol từ cây ngô.
2. Ảnh hưởng của điều kiện chiết lên khả năng
chiết polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa
2.1. Lựa chọn dung môi chiết thích hợp
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa nhiều nhất
ở dịch chiết nước và ethanol. Dịch chiết ethanol
sạch hơn dịch chiết nước vì không chứa nhiều tạp
chất như protein, carbohydrate,... Trong khi đó, độ
sạch của polyphenol ở các phân đoạn ethyl acetate,
n-hexan và chloroform là cao hơn cả. Ở dịch chiết
nước, hàm lượng polyphenol đạt 2,558 ± 0,03 g acid
gallic/ 100g mẫu khô, tương ứng với 106%, 2,34%,
5,824% và 6,424% so với dịch chiết ethanol, EtOAc,
n-hexan và chloroform. Hoạt tính chống oxy hóa
tổng và khử sắt ở dịch chiết này tương ứng 5,659 ±
0,002 g acid ascorbic và 12,515g FeSO4/100g mẫu
khô. Trong khi đó, hoạt tính chống oxy hóa tổng và
khử sắt ở dịch chiết chloroform là thấp nhất so với
các dịch chiết thu được, tương ứng 0,889g acid
ascorbic và 0,160 g FeSO4/100g mẫu khô (đồ thị 3).
Phân tích cho thấy, hàm lượng polyphenol không
phân cực chiếm 0,439 ± 0,005g acid gallic/ 100g
mẫu khô. Hàm lượng polyphenol phân cực mạnh
chiếm đến 2,413 ± 0,02g acid gallic/100g mẫu khô
(đồ thị 3).
18 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Số 4/2014
Đồ thị 3. Hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa của thân cây ngô
Phân tích ANOVA thấy rằng, sự tương quan
giữa hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa rất cao (R2 > 0,99). Tuy nhiên sự tương tác giữa
hàm lượng polyphenol ở các phân đoạn với hoạt
tính chống oxy hóa tổng mạnh mẽ hơn so với hoạt
tính khử sắt. Kết quả nghiên cứu khả năng bắt gốc tự
do DPPH giảm theo trình tự: nước/ ethanol/ EtOAc/
n-hexan/ chloroform, tương ứng 86,7%/ 84,4%/
82,7%/ 76,5%/ 71,5%. Phân tích sự tương tác giữa
các mục tiêu thấy rằng chúng có sự tương quan
dương với nhau. Tài liệu [6] đã sử dung acetonitril
và dichlomethane trên đối tượng trà đen. Dung môi
nước được sử dụng trong nghiên cứu [7]. Như vậy
thấy rằng mỗi đối tượng và mục đích tách chiết khác
nhau sẽ sử dụng những dung môi khác nhau.
Do vậy từ kết quả thực nghiệm, nước được lựa
chọn làm dung môi chiết.
2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa tăng lên theo
tỷ lệ DM:NL. Hàm lượng polyphenol với hoạt tính
chống oxy hóa ở các tỷ lệ DM:NL 60:1 - 80:1 (v/w)
không có sự khác biệt mang tính thống kê khi phân
tích ANOVA (F < Fcrit). Khoảng dao động về hàm
lượng polyphenol trong khoảng DM:NL 10:1 - 80:1
(v/w) tương ứng 1,103 ± 0,02 - 3,219 ± 0,04g acid
gallic/100g mẫu khô (đồ thị 4).
Đồ thị 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM:NL lên khả năng chiết
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 4/2014
Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, hàm lượng
polyphenol tăng dần khi tăng lượng dung môi,
và lượng polyphenol thu được nhiều nhất ở tỷ lệ
DM:NL là 60:1 (v/w), khi tiếp tục tăng lượng dung
môi lên thì lượng polyphenol thu được không tăng
lên mà có xu hướng tiệm cận ngang. Nguyên nhân
của sự thay đổi trên là do khi lượng dung môi quá ít,
không đủ để hòa tan, trích ly hết lượng polyphenol
ra khỏi tế bào. Do đó, khi tiếp tục tăng lượng dung
môi thì hàm lượng polyphenol thu được có sự tăng
mạnh. Tuy nhiên, khi ngâm chiết với lượng dung môi
quá nhiều, mà hàm lượng polyphenol trong nguyên
liệu là một số cố định nên sẽ nhanh chóng dẫn đến
sự cân bằng giữa các pha, làm hiệu quả trích ly
polyphenol không tăng.
Đánh giá hoạt tính bắt gốc tự do DPPH thấy
rằng, độ dao động nằm trong khoảng (62,5 ± 0,2)% (86,7 ± 0,3)%. Hoạt tính bắt gốc tự do cao nhất lại ở
tỷ lệ DM:NL 20:1 (v/w), thấp nhất ở tỷ lệ DM:NL 80:1
(v/w). Điều này hoàn toàn phù hợp thực nghiệm và
lý thuyết, vì xác định khả năng bắt gốc tự do chỉ
dựa vào thể tích mẫu thử, không nhân với tổng thể
tích dịch chiết hay quy đổi tương đương. Phân tích
ANOVA và hồi quy cho thấy, tất cả các hàm mục
tiêu đều tuân theo phương trình phi tuyến bậc 2 với
hệ số tương quan lớn hơn 0,9, đồng nghĩa là hàm
lượng polyphenol có sự tương quan mạnh mẽ với
hoạt tính chống oxy hóa. Từ đó thấy rằng kết quả
nghiên cứu là phù hợp với lý thuyết. So sánh với các
tài liệu [1, 6, 7] thấy rằng, mỗi đối tượng đều phải sử
dụng một tỷ lệ DM:NL khác nhau.
Do đó, tỷ lệ DM:NL được chọn để chiết là
60:1 (v/w).
2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng
polyphenol cao nhất tương ứng với 3,526 ± 0,025g
acid gallic/100g mẫu khô khi chiết ở nhiệt độ 600C
(đồ thị 5). Hàm lượng polyphenol thấp nhất khi chiết
ở nhiệt độ phòng. Sự phụ thuộc của hàm lượng
polyphenol vào nhiệt độ tuân theo mô hình phi tuyến
bậc 2 với sự tương quan tốt (R2 = 0,8678).
y = -0,0176x2 + 0,1871x + 3,0052
Mặc dù hàm lượng polyphenol bị suy giảm khi
chiết ở nhiệt độ cao hơn 600C, hoạt tính chống oxy
hóa vẫn tăng và cao nhất khi chiết ở 800C. Ở 800C,
hoạt tính chống oxy hóa tổng và khử sắt tương ứng
7,539 ± 0,005g acid ascorbic và 16,692g FeSO4/100g
mẫu khô. Khả năng bắt gốc tự do DPPH cao nhất
ở nhiệt độ chiết 600C, tương ứng (88,02 ± 0,25)%
và sự tương tác giữa nhiệt độ với DPPH tuân theo
hàm phi tuyến bậc 2. Khi chiết ở 700C và 800C,
khả năng bắt gốc tự do chỉ bằng (70,12 ± 0,3)%
đến (80 ± 0,1)% so với khi chiết ở 600C. Khả
năng bắt gốc tự do khi chiết ở nhiệt độ phòng đến
500C, dao động trong khoảng (61,5 ± 0,5)% đến
(76,8 ± 0,41)%. Điều này chứng tỏ, khi nhiệt độ chiết
tăng sẽ làm tăng hiệu quả của quá trình chiết tách,
hàm lượng và hoạt tính chống oxy hóa tăng lên rõ
rệt. Polyphenol kém bền khi ở nhiệt độ trên 600C.
Đồng thời một số hoạt chất như carbohydrate, hoặc
hợp chất phi polyphenol được chiết ra, dẫn đến hoạt
tính chống oxy hóa vẫn tăng.
Phân tích ANOVA và hồi quy cho thấy hàm
lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa có sự
tương quan mạnh mẽ (R2 > 0,9). Điều này chứng tỏ
hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết bị ảnh hưởng
mạnh bởi polyphenol. Quan hệ giữa hàm lượng
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa tổng và khử
sắt tương ứng với phương trình phi tuyến bậc 2 sau:
y = -2,8355x2 + 42,513x - 155,85
y = -1,0724x2 + 34,764x – 278
Khoảng nhiệt độ chiết được nghiên cứu cũng
phù hợp với khoảng nhiệt độ chiết ở tài liệu [6],
điều này cho thấy khoảng nhiệt độ nghiên cứu là
phù hợp để chiết polyphenol, đồng thời phù hợp để
phá vỡ cấu trúc tế bào thực vật nâng cao hiệu quả
chiết polyphenol. Do vậy, nhiệt độ chiết được chọn
là 600C.
2.4. Ảnh hưởng của thời gian chiết
Kết quả cho thấy, hàm lượng polyphenol cao
nhất ở thời gian chiết 32 giờ, tương ứng 3,674 ±
0,03g acid gallic/100g mẫu khô (đồ thị 6).
Đồ thị 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết lên hàm lượng
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa
Đồ thị 6. Ảnh hưởng của thời gian chiết lên khả năng chiết
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 19
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Khi chiết ở 48 giờ, hoạt tính chống oxy hóa
tổng và khử sắt cao nhất, tương đương với 7,602 ±
0,026g acid ascorbic/100g mẫu khô và 16,812 ±
0,004g FeSO4/100g mẫu khô (đồ thị 6). Khi chiết
với thời gian 16 giờ, hoạt tính chống oxy hóa tổng
và khử sắt là thấp nhất, tương ứng 5,782 ± 0,021 g
acid ascorbic và 12,071 ± 0,005g FeSO4/100g mẫu
khô. Hoạt tính bắt gốc tự do DPPH cao nhất khi
chiết ở 32 giờ. Khoảng dao động về khả năng bắt
gốc nằm trong khoảng (59,75 ± 0,3)% đến (90,56 ±
0,4)%. Điều này chứng tỏ, thời gian càng dài, khả
năng hòa tan hoạt chất càng tăng, trong thân cây
ngô không chỉ có polyphenol mà còn nhiều hoạt
chất chống oxy hóa khác.
Phân tích ANOVA và hồi quy thấy hoạt tính
chống oxy hóa với hàm lượng polyphenol có sự
khác biệt mang ý nghĩa thống kê (F > Fcrit). Hàm
lượng polyphenol biến đổi theo mô hình phi tuyến
bậc 2, trong khi đó hoạt tính chống oxy hóa biến đổi
theo mô hình tuyến tính. Tuy nhiên, sự tương tác
giữa hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa rất mạnh mẽ (R2 > 0,9).
Căn cứ vào kết quả thu được thấy có sự thay
đổi về hàm lượng polyphenol cũng như hoạt tính
chống oxy hóa ở các khoảng thời gian chiết tách
khác nhau. Tuy nhiên sự thay đổi này là không quá
lớn trong các khoảng thời gian chiết dài. Thời gian
ngâm chiết càng lâu thì hàm lượng và hoạt tính
chống oxy hóa càng tăng, song thời gian chiết quá
dài sẽ không mang lại hiệu quả. Trong các khoảng
thời gian thử nghiệm, hàm lượng và hoạt tính chống
oxy hóa đạt được cao nhất sau 32 giờ ngâm chiết.
Do sử dụng phương pháp ngâm chiết nên điều kiện
chiết tách polyphenol trong thời gian ngắn không
mang lại hiệu quả cao. Thực tế thấy rằng thân cây
ngô có cấu trúc rắn chắc nên thời gian tách chiết và
phá hủy cấu trúc tế bào lâu hơn so với vật liệu dễ
phá vỡ cấu trúc như trà xanh [1]. Do vậy, thời gian
chiết 32 giờ được lựa chọn để nghiên cứu.
2.5. Xác định pH chiết thích hợp
Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng
polyphenol thu được tăng dần khi pH tăng từ 3
đến 8, nhưng khi pH tăng đến 9 thì hàm lượng
polyphenol thu được có xu hướng giảm. Ở pH 8,
hàm lượng polyphenol thu được đạt cực đại, tương
đương 3,662 ± 0,02g acid gallic/100g mẫu khô
(đồ thị 7). Tuy nhiên hoạt tính chống oxy hóa và khử
sắt lại có xu hướng ngược lại với cực tiểu ở pH 7.
Hoạt tính chống oxy hóa tổng và khử sắt cao nhất ở
pH 9, tương ứng 33.085 ± 0,017g acid ascorbic/100g
mẫu khô và 70,623 ± 0,035g FeSO4/100g mẫu khô
(đồ thị 7).
20 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Số 4/2014
Đồ thị 7. Ảnh hưởng pH chiết lên khả năng chiết polyphenol
với hoạt tính chống oxy hóa
Điều này chứng tỏ lượng lớn hoạt chất lignin
sinh học đã được chiết ra bởi môi trường acid và
kiềm. Đồng thời polyphenol phân cực mạnh có
nguồn gốc từ thân cây ngô không bền trong môi
trường acid và kiềm. Do đó hoạt tính chống oxy
hóa tăng lên là do tăng hàm lượng lignin và giảm
hàm lượng polyphenol không bền trong acid và/
hoặc kiềm. Hoạt tính chống oxy hóa cũng tuân theo
quy luật biến đổi của hoạt tính chống oxy hóa tổng
và khử sắt, với cực tiểu tại pH 7, cực đại ở pH 9.
Tại pH 9, hoạt tính bắt gốc tự do DPPH tương ứng
(93,5 ± 0,33)%.
Phân tích ANOVA và hồi quy thấy, các hoạt
tính chống oxy hóa tương quan mạnh mẽ với nhau
(R2 > 0,9) và tuân theo mô hình hồi quy tuyến tính.
Hàm lượng polyphenol tương quan với hoạt tính
chống oxy hóa theo hàm phi tuyến. Điều này cũng
có nghĩa là ngoài polyphenol có độ hấp thụ ở 750nm
còn có các polyphenol (lignin,…) tan trong môi trường
kiềm hoặc acid có độ hấp thụ 280nm. Thực nghiệm
cho thấy nếu chọn pH kiềm hay pH acid đều phải
chuẩn về pH 6 – 8 ở đồ uống, đồng thời cần nhiều
công đoạn nữa để thành đồ uống hợp tiêu chuẩn.
Trong khi đó pH trung tính đã được sử dụng trong y
học cổ truyền đối với thân cây ngô [2]. Thực nghiệm
cho thấy chiết ở pH khác 7 thu được polyphenol có
độ sạch cao hơn so với các pH khác. Các dữ liệu
nghiên cứu ở các pH khác nhau sẽ được lựa chọn
dựa vào mục đích nghiên cứu hoặc ứng dụng sản
phẩm trong thực tế.
Trong nghiên cứu này, pH 7 được chọn để sử
dụng cho nghiên cứu tiếp theo.
2.6. Xác định số lần chiết
Tại công đoạn này, số lần chiết được lặp lại 2
lần với các thông số được cố định đã nghiên cứu ở
trên. Thực nghiệm chỉ ra, hoạt tính chống oxy hóa
tổng cao nhất là 16,702 ± 0,02 g acid ascorbic/100g
mẫu khô, hoạt tính khử sắt cao nhất tương đương
7,541 ± g FeSO4/100g mẫu khô và hàm lượng
nguon tai.lieu . vn
Số 4/2014
THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC
THU NHẬN POLYPHENOL TỪ CÂY NGÔ
RECOVERY OF POLYPHENOL FROM MAIZE
Đặng Xuân Cường1, Lê Tuấn Anh2, Vũ Ngọc Bội3, Bùi Minh Lý4
Ngày nhận bài: 07/5/2014; Ngày phản biện thông qua: 07/8/2014; Ngày duyệt đăng: 01/12/2014
TÓM TẮT
Polyphenol với hoạt tính (chống oxy hóa tổng, khử sắt và bắt gốc tự do DPPH) của cây ngô đã được tập trung nghiên
cứu. Thân, rễ cây ngô và râu ngô đã được sử dụng như nguồn polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa. Kết quả nghiên cứu
cho thấy, thân cây ngô có hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa cao nhất. Polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa được chiết từ thân cây ngô bằng nước với tỷ lệ DM/NL 60/1 (v/w) trong thời gian 32 giờ ở 600C. Dịch chiết polyphenol
này hoàn toàn có thể ứng dụng làm đồ uống chức năng.
Từ khóa: Polyphenol, cây ngô, chống oxy hóa, thu nhận, hoạt tính
ABSTRACT
Polyphenol with activities (total antioxidant, reducing power and free radical scavenging DPPH) of maize were
focused on research. Husk, roots of maize and corn silk were used as the sources of polyphenol with antioxidant activities.
The research showed that, polyphenol content with antioxidant activities in maize husk are the highest. Polyphenol with
antioxidant activities from husk of maize were efficiently extracted using water with solvent-to-material ratio of 60/1 (v/w)
during 32 hours at 600C. This polyphenol extract could be absolutely used into the functional drink.
Keywords: Polyphenol, maize, antioxidant, recovery, activity
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây ngô (Zea mays L.) là cây lương thực quan
trọng phục vụ đời sống của con người từ thuở sơ
khai. Ngoài ra, cây ngô có vị ngọt, tính ẩm, ích
khí, điều hoà ngũ tạng, nên chúng còn đóng vai trò
như nguồn dược liệu, giúp con người ngăn ngừa
và hỗ trợ điều trị những bệnh lý như: động mạch
vành, nhồi máu cơ tim, suy tim, tai biến mạch não,
sỏi thận, giúp điều chỉnh lượng mỡ máu, ngăn ngừa
bệnh tim mạch, tăng cường hoạt động của ruột
già,... [2]. Cây ngô chứa rất nhiều hoạt chất sinh học
như polyphenol (acid gallic, lignin,...), chlorophyll,
lysin,.... Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra,
hợp chất polyphenol là hoạt chất an toàn với các
khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng nấm,
kháng ung thư,....[10] và polyphenol từ cây ngô
cũng đã và đang được quan tâm nghiên cứu [9].
Tính đến năm 2013, tổng diện tích trồng ngô cả nước
ta là 1,1 - 1,2 triệu ha với năng suất bình quân là 4,5
tấn hạt/ ha, đồng nghĩa có 4,5 tấn phụ phẩm/ha [1].
Trong khi đó, phụ phẩm tại Việt Nam chủ yếu
được dùng làm phân bón, thức ăn gia súc và
nhiên liệu sinh học, chưa có nghiên cứu nào về chiết
polyphenol từ phụ phẩm này và ứng dụng chúng
trong thực phẩm. Do vậy, bài báo này tập trung trình
bày về điều kiện thu nhận polyphenol từ cây ngô
định hướng ứng dụng trong thực phẩm, thực phẩm
chức năng.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng nghiên cứu
Cây ngô lai số 01 (sweet corn) trồng ở Diên
Khánh - Khánh Hòa từ tháng 02/2013 - 04/2013.
ThS. Đặng Xuân Cường, 4 PGS. TS. Bùi Minh Lý: Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang (VAST)
TS. Lê Anh Tuấn: Viện Nuôi trồng thủy sản - Trường Đại học Nha Trang
3
TS. Vũ Ngọc Bội: Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang
1
2
16 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Phương pháp thu mẫu, xử lý mẫu và chiết
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa
Cây ngô được lấy ngẫu nhiên trên cùng một
thửa 2.000m2. Tiếp theo sấy lạnh mẫu ở 500C đến
hàm ẩm 19% và xay nhỏ tới kích thước 2 - 4mm.
Sau đó, bảo quản mẫu đã xay nhỏ ở 100C để tiến
hành nghiên cứu. Phương pháp chiết được sử dụng
là phương pháp ngâm dầm. Thân, rễ và râu cây ngô
được chiết ở nhiệt độ phòng trong thời gian 24 giờ
với tỷ lệ DM:NL là 20:1 (v/w). 100% ethanol 96%
được sử dụng để chiết. Dịch chiết được lọc và đánh
giá hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa. Sau khi lựa chọn được thành phần cây ngô
có hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa cao, tiến hành nghiên cứu điều kiện chiết với
các yếu tố đầu vào như sau: loại dung môi chiết
(nước, ethanol, ethyl acetate, n- hexan và chloroform),
tỷ lệ DM:NL 20:1 - 80:1 (v/w) với bước nhảy là
10:1 (v/w), nhiệt độ chiết 400C - 800C với bước nhảy
là 100C, thời gian chiết 16 - 48 giờ với bước nhảy
là 8 giờ (h) và pH dung môi chiết từ 3 - 9 với bước
nhảy là 1. Mỗi nghiệm thức sử dụng 100g mẫu khô
để nghiên cứu.
2.2. Phương pháp phân tích
- Định lượng polyphenol theo phương pháp của
Swanson và cs (2002) [11]. Lấy 300μl dịch mẫu bổ
sung 01ml Folin-Ciocalteu 10%, giữ 5 phút. Sau đó
thêm vào 2 ml Na2CO3 10%, trộn đều, giữ 90 phút
trong bóng tối và đo độ hấp thụ ở bước sóng 750nm.
Acid gallic được sử dụng làm chất chuẩn.
- Xác định hàm ẩm theo TCVN 5613 : 1991.
- Hoạt tính chống oxy hóa tổng (TA) được xác định
theo phương pháp của Prieto và cộng sự (1999) [8].
Lấy 100µl mẫu bổ sung 900µl nước cất và thêm 3
ml dung dịch A (H2SO4 0,6 M, sodium phosphate
28mM và ammonium molybdate 4mM). Hỗn hợp
được giữ 90 phút ở 950C. Sau đó đo độ hấp thụ ở
bước sóng 695nm với chất chuẩn là ascorbic acid.
- Hoạt tính khử Fe (RP) được xác định theo
phương pháp của Zhu và cs (2002) [12]. Lấy 500µl
dịch mẫu bổ sung 0,5ml đệm phosphate pH = 7,2
và 0,2 ml K3[Fe(CN)6] 1%. Giữ hỗn hợp 20 phút ở
500C. Sau đó thêm vào 500µl CCl3COOH 10% với
sự bổ sung 300µl nước cất và 80µl FeCl3 0,1%.
Tiếp theo đo độ hấp thụ ở bước sóng 655nm
Đồ thị 1. Hàm lượng polyphenol ở từng phần cây ngô
Số 4/2014
với chất chuẩn là FeSO4.
- Hoạt tính bắt gốc tự do DPPH tiến hành
theo Blois và cs (1958) [5], lấy lần lượt 200µl,
400µl, 600µl, 800µl và 1000µl dịch chiết vào 5 ống
nghiệm, rồi bổ sung 3ml DPPH (25mg/l) vào từng
ống nghiệm làm dung dịch mẫu (mẫu). Ở dung dịch
trắng (mẫu trắng) làm tương tự mẫu nhưng thay
DPPH bằng 3ml cồn tuyệt đối vào từng ống. Mẫu
kiểm soát chuẩn bị bằng cách làm giống như mẫu
trắng nhưng thay dịch chiết bằng DPPH. Giữ các
hỗn hợp trong tối ở nhiệt độ phòng. Sau 30 phút tiến
hành đo độ hấp thụ ở bước sóng 550nm. Công thức
tính phần trăm bắt gốc như sau:
- Đánh giá độ sạch bằng cách xác định tỷ lệ
hàm lượng polyphenol trên chất khô của dịch
chiết. Tỷ lệ này càng cao, thì độ sạch càng lớn.
Các mẫu được đo độ hấp thụ trên máy UV-Vis
Spectrophotometer JenWay 6400/ 6405.
2.3. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm
- Folin-Ciocalteu, acid gallic, sodium phosphate,
ammonium molybdate, K3[Fe(CN)6], CCl3COOH
FeCl3, FeSO4 và DPPH của Merck. Na2CO3, H2SO4
và pH chuẩn của Sigma.
- Dung môi sử dụng nghiên cứu chiết của Trung
Quốc. Ethanol của Việt Nam.
3. Phân tích dữ liệu
Thí nghiệm được lặp lại (n = 3). Tính toán độ
tin cậy của số liệu, phân tích ANOVA, hồi quy bằng
phần mềm Excell.
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1. Đánh giá hàm lượng polyphenol ở thân, rễ và
râu của cây ngô
Kết quả cho thấy, hàm lượng polyphenol với
hoạt tính chống oxy hóa tổng tăng theo trình tự: rễ,
râu và thân (hình 1 và 2). Hoạt tính khử sắt lại tăng
theo trình tự: râu, rễ và thân (hình 2). Tuy nhiên
phân tích ANOVA thấy rằng không có sự khác biệt
mang tính thống kê về hoạt tính chống oxy hóa ở rễ
và râu. Hoạt tính khử sắt và hàm lượng polyphenol
ở râu, rễ và thân có sự khác biệt mang tính thống
kê ( F > Fcrit).
Đồ thị 2. Hoạt tính chống oxy hóa của từng phần cây ngô
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 17
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Hàm lượng polyphenol từ thân cây ngô tương
đương 2,413 ± 0,02g acid gallic/ 100g mẫu khô (đồ
thị 1) và hoạt tính chống oxy hóa tổng tương đương
5,354 ± 0,003g acid ascorbic/100g mẫu khô (đồ
thị 2). Hoạt tính khử sắt của râu ngô tương đương
7,048 ± 0,006 g FeSO4/100g mẫu khô, và chỉ đạt
97% so với rễ và 60% so với thân (đồ thị 2). Tính
toán khả năng bắt gốc tự do thấy rằng, rễ có khả
năng bắt gốc DPPH thấp nhất, cao nhất ở thân với
(84,4 ± 0,2)%. Hoạt tính bắt gốc tự do của rễ và
râu tương ứng bằng 92,6% và 94,9% so với ở thân.
Phân tích ANOVA thấy, hoạt tính bắt gốc tự do ở
thân, râu và rễ có sự khác biệt mang tính thống kê
(F > Fcrit).
Như vậy thấy rằng, thân, rễ và râu cây ngô đều
phù hợp cho việc chiết tách polyphenol với hoạt tính
chống oxy hóa. Tuy nhiên, hàm lượng polyphenol
với hoạt tính chống oxy hóa ở thân là nhiều nhất.
Do đó, thân cây ngô được lựa chọn làm nguyên
liệu chiết tách polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa phục vụ thử nghiệm sản xuất đồ uống giàu
polyphenol từ cây ngô.
2. Ảnh hưởng của điều kiện chiết lên khả năng
chiết polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa
2.1. Lựa chọn dung môi chiết thích hợp
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa nhiều nhất
ở dịch chiết nước và ethanol. Dịch chiết ethanol
sạch hơn dịch chiết nước vì không chứa nhiều tạp
chất như protein, carbohydrate,... Trong khi đó, độ
sạch của polyphenol ở các phân đoạn ethyl acetate,
n-hexan và chloroform là cao hơn cả. Ở dịch chiết
nước, hàm lượng polyphenol đạt 2,558 ± 0,03 g acid
gallic/ 100g mẫu khô, tương ứng với 106%, 2,34%,
5,824% và 6,424% so với dịch chiết ethanol, EtOAc,
n-hexan và chloroform. Hoạt tính chống oxy hóa
tổng và khử sắt ở dịch chiết này tương ứng 5,659 ±
0,002 g acid ascorbic và 12,515g FeSO4/100g mẫu
khô. Trong khi đó, hoạt tính chống oxy hóa tổng và
khử sắt ở dịch chiết chloroform là thấp nhất so với
các dịch chiết thu được, tương ứng 0,889g acid
ascorbic và 0,160 g FeSO4/100g mẫu khô (đồ thị 3).
Phân tích cho thấy, hàm lượng polyphenol không
phân cực chiếm 0,439 ± 0,005g acid gallic/ 100g
mẫu khô. Hàm lượng polyphenol phân cực mạnh
chiếm đến 2,413 ± 0,02g acid gallic/100g mẫu khô
(đồ thị 3).
18 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Số 4/2014
Đồ thị 3. Hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa của thân cây ngô
Phân tích ANOVA thấy rằng, sự tương quan
giữa hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa rất cao (R2 > 0,99). Tuy nhiên sự tương tác giữa
hàm lượng polyphenol ở các phân đoạn với hoạt
tính chống oxy hóa tổng mạnh mẽ hơn so với hoạt
tính khử sắt. Kết quả nghiên cứu khả năng bắt gốc tự
do DPPH giảm theo trình tự: nước/ ethanol/ EtOAc/
n-hexan/ chloroform, tương ứng 86,7%/ 84,4%/
82,7%/ 76,5%/ 71,5%. Phân tích sự tương tác giữa
các mục tiêu thấy rằng chúng có sự tương quan
dương với nhau. Tài liệu [6] đã sử dung acetonitril
và dichlomethane trên đối tượng trà đen. Dung môi
nước được sử dụng trong nghiên cứu [7]. Như vậy
thấy rằng mỗi đối tượng và mục đích tách chiết khác
nhau sẽ sử dụng những dung môi khác nhau.
Do vậy từ kết quả thực nghiệm, nước được lựa
chọn làm dung môi chiết.
2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa tăng lên theo
tỷ lệ DM:NL. Hàm lượng polyphenol với hoạt tính
chống oxy hóa ở các tỷ lệ DM:NL 60:1 - 80:1 (v/w)
không có sự khác biệt mang tính thống kê khi phân
tích ANOVA (F < Fcrit). Khoảng dao động về hàm
lượng polyphenol trong khoảng DM:NL 10:1 - 80:1
(v/w) tương ứng 1,103 ± 0,02 - 3,219 ± 0,04g acid
gallic/100g mẫu khô (đồ thị 4).
Đồ thị 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM:NL lên khả năng chiết
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Số 4/2014
Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, hàm lượng
polyphenol tăng dần khi tăng lượng dung môi,
và lượng polyphenol thu được nhiều nhất ở tỷ lệ
DM:NL là 60:1 (v/w), khi tiếp tục tăng lượng dung
môi lên thì lượng polyphenol thu được không tăng
lên mà có xu hướng tiệm cận ngang. Nguyên nhân
của sự thay đổi trên là do khi lượng dung môi quá ít,
không đủ để hòa tan, trích ly hết lượng polyphenol
ra khỏi tế bào. Do đó, khi tiếp tục tăng lượng dung
môi thì hàm lượng polyphenol thu được có sự tăng
mạnh. Tuy nhiên, khi ngâm chiết với lượng dung môi
quá nhiều, mà hàm lượng polyphenol trong nguyên
liệu là một số cố định nên sẽ nhanh chóng dẫn đến
sự cân bằng giữa các pha, làm hiệu quả trích ly
polyphenol không tăng.
Đánh giá hoạt tính bắt gốc tự do DPPH thấy
rằng, độ dao động nằm trong khoảng (62,5 ± 0,2)% (86,7 ± 0,3)%. Hoạt tính bắt gốc tự do cao nhất lại ở
tỷ lệ DM:NL 20:1 (v/w), thấp nhất ở tỷ lệ DM:NL 80:1
(v/w). Điều này hoàn toàn phù hợp thực nghiệm và
lý thuyết, vì xác định khả năng bắt gốc tự do chỉ
dựa vào thể tích mẫu thử, không nhân với tổng thể
tích dịch chiết hay quy đổi tương đương. Phân tích
ANOVA và hồi quy cho thấy, tất cả các hàm mục
tiêu đều tuân theo phương trình phi tuyến bậc 2 với
hệ số tương quan lớn hơn 0,9, đồng nghĩa là hàm
lượng polyphenol có sự tương quan mạnh mẽ với
hoạt tính chống oxy hóa. Từ đó thấy rằng kết quả
nghiên cứu là phù hợp với lý thuyết. So sánh với các
tài liệu [1, 6, 7] thấy rằng, mỗi đối tượng đều phải sử
dụng một tỷ lệ DM:NL khác nhau.
Do đó, tỷ lệ DM:NL được chọn để chiết là
60:1 (v/w).
2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng
polyphenol cao nhất tương ứng với 3,526 ± 0,025g
acid gallic/100g mẫu khô khi chiết ở nhiệt độ 600C
(đồ thị 5). Hàm lượng polyphenol thấp nhất khi chiết
ở nhiệt độ phòng. Sự phụ thuộc của hàm lượng
polyphenol vào nhiệt độ tuân theo mô hình phi tuyến
bậc 2 với sự tương quan tốt (R2 = 0,8678).
y = -0,0176x2 + 0,1871x + 3,0052
Mặc dù hàm lượng polyphenol bị suy giảm khi
chiết ở nhiệt độ cao hơn 600C, hoạt tính chống oxy
hóa vẫn tăng và cao nhất khi chiết ở 800C. Ở 800C,
hoạt tính chống oxy hóa tổng và khử sắt tương ứng
7,539 ± 0,005g acid ascorbic và 16,692g FeSO4/100g
mẫu khô. Khả năng bắt gốc tự do DPPH cao nhất
ở nhiệt độ chiết 600C, tương ứng (88,02 ± 0,25)%
và sự tương tác giữa nhiệt độ với DPPH tuân theo
hàm phi tuyến bậc 2. Khi chiết ở 700C và 800C,
khả năng bắt gốc tự do chỉ bằng (70,12 ± 0,3)%
đến (80 ± 0,1)% so với khi chiết ở 600C. Khả
năng bắt gốc tự do khi chiết ở nhiệt độ phòng đến
500C, dao động trong khoảng (61,5 ± 0,5)% đến
(76,8 ± 0,41)%. Điều này chứng tỏ, khi nhiệt độ chiết
tăng sẽ làm tăng hiệu quả của quá trình chiết tách,
hàm lượng và hoạt tính chống oxy hóa tăng lên rõ
rệt. Polyphenol kém bền khi ở nhiệt độ trên 600C.
Đồng thời một số hoạt chất như carbohydrate, hoặc
hợp chất phi polyphenol được chiết ra, dẫn đến hoạt
tính chống oxy hóa vẫn tăng.
Phân tích ANOVA và hồi quy cho thấy hàm
lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa có sự
tương quan mạnh mẽ (R2 > 0,9). Điều này chứng tỏ
hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết bị ảnh hưởng
mạnh bởi polyphenol. Quan hệ giữa hàm lượng
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa tổng và khử
sắt tương ứng với phương trình phi tuyến bậc 2 sau:
y = -2,8355x2 + 42,513x - 155,85
y = -1,0724x2 + 34,764x – 278
Khoảng nhiệt độ chiết được nghiên cứu cũng
phù hợp với khoảng nhiệt độ chiết ở tài liệu [6],
điều này cho thấy khoảng nhiệt độ nghiên cứu là
phù hợp để chiết polyphenol, đồng thời phù hợp để
phá vỡ cấu trúc tế bào thực vật nâng cao hiệu quả
chiết polyphenol. Do vậy, nhiệt độ chiết được chọn
là 600C.
2.4. Ảnh hưởng của thời gian chiết
Kết quả cho thấy, hàm lượng polyphenol cao
nhất ở thời gian chiết 32 giờ, tương ứng 3,674 ±
0,03g acid gallic/100g mẫu khô (đồ thị 6).
Đồ thị 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết lên hàm lượng
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa
Đồ thị 6. Ảnh hưởng của thời gian chiết lên khả năng chiết
polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 19
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản
Khi chiết ở 48 giờ, hoạt tính chống oxy hóa
tổng và khử sắt cao nhất, tương đương với 7,602 ±
0,026g acid ascorbic/100g mẫu khô và 16,812 ±
0,004g FeSO4/100g mẫu khô (đồ thị 6). Khi chiết
với thời gian 16 giờ, hoạt tính chống oxy hóa tổng
và khử sắt là thấp nhất, tương ứng 5,782 ± 0,021 g
acid ascorbic và 12,071 ± 0,005g FeSO4/100g mẫu
khô. Hoạt tính bắt gốc tự do DPPH cao nhất khi
chiết ở 32 giờ. Khoảng dao động về khả năng bắt
gốc nằm trong khoảng (59,75 ± 0,3)% đến (90,56 ±
0,4)%. Điều này chứng tỏ, thời gian càng dài, khả
năng hòa tan hoạt chất càng tăng, trong thân cây
ngô không chỉ có polyphenol mà còn nhiều hoạt
chất chống oxy hóa khác.
Phân tích ANOVA và hồi quy thấy hoạt tính
chống oxy hóa với hàm lượng polyphenol có sự
khác biệt mang ý nghĩa thống kê (F > Fcrit). Hàm
lượng polyphenol biến đổi theo mô hình phi tuyến
bậc 2, trong khi đó hoạt tính chống oxy hóa biến đổi
theo mô hình tuyến tính. Tuy nhiên, sự tương tác
giữa hàm lượng polyphenol với hoạt tính chống oxy
hóa rất mạnh mẽ (R2 > 0,9).
Căn cứ vào kết quả thu được thấy có sự thay
đổi về hàm lượng polyphenol cũng như hoạt tính
chống oxy hóa ở các khoảng thời gian chiết tách
khác nhau. Tuy nhiên sự thay đổi này là không quá
lớn trong các khoảng thời gian chiết dài. Thời gian
ngâm chiết càng lâu thì hàm lượng và hoạt tính
chống oxy hóa càng tăng, song thời gian chiết quá
dài sẽ không mang lại hiệu quả. Trong các khoảng
thời gian thử nghiệm, hàm lượng và hoạt tính chống
oxy hóa đạt được cao nhất sau 32 giờ ngâm chiết.
Do sử dụng phương pháp ngâm chiết nên điều kiện
chiết tách polyphenol trong thời gian ngắn không
mang lại hiệu quả cao. Thực tế thấy rằng thân cây
ngô có cấu trúc rắn chắc nên thời gian tách chiết và
phá hủy cấu trúc tế bào lâu hơn so với vật liệu dễ
phá vỡ cấu trúc như trà xanh [1]. Do vậy, thời gian
chiết 32 giờ được lựa chọn để nghiên cứu.
2.5. Xác định pH chiết thích hợp
Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng
polyphenol thu được tăng dần khi pH tăng từ 3
đến 8, nhưng khi pH tăng đến 9 thì hàm lượng
polyphenol thu được có xu hướng giảm. Ở pH 8,
hàm lượng polyphenol thu được đạt cực đại, tương
đương 3,662 ± 0,02g acid gallic/100g mẫu khô
(đồ thị 7). Tuy nhiên hoạt tính chống oxy hóa và khử
sắt lại có xu hướng ngược lại với cực tiểu ở pH 7.
Hoạt tính chống oxy hóa tổng và khử sắt cao nhất ở
pH 9, tương ứng 33.085 ± 0,017g acid ascorbic/100g
mẫu khô và 70,623 ± 0,035g FeSO4/100g mẫu khô
(đồ thị 7).
20 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Số 4/2014
Đồ thị 7. Ảnh hưởng pH chiết lên khả năng chiết polyphenol
với hoạt tính chống oxy hóa
Điều này chứng tỏ lượng lớn hoạt chất lignin
sinh học đã được chiết ra bởi môi trường acid và
kiềm. Đồng thời polyphenol phân cực mạnh có
nguồn gốc từ thân cây ngô không bền trong môi
trường acid và kiềm. Do đó hoạt tính chống oxy
hóa tăng lên là do tăng hàm lượng lignin và giảm
hàm lượng polyphenol không bền trong acid và/
hoặc kiềm. Hoạt tính chống oxy hóa cũng tuân theo
quy luật biến đổi của hoạt tính chống oxy hóa tổng
và khử sắt, với cực tiểu tại pH 7, cực đại ở pH 9.
Tại pH 9, hoạt tính bắt gốc tự do DPPH tương ứng
(93,5 ± 0,33)%.
Phân tích ANOVA và hồi quy thấy, các hoạt
tính chống oxy hóa tương quan mạnh mẽ với nhau
(R2 > 0,9) và tuân theo mô hình hồi quy tuyến tính.
Hàm lượng polyphenol tương quan với hoạt tính
chống oxy hóa theo hàm phi tuyến. Điều này cũng
có nghĩa là ngoài polyphenol có độ hấp thụ ở 750nm
còn có các polyphenol (lignin,…) tan trong môi trường
kiềm hoặc acid có độ hấp thụ 280nm. Thực nghiệm
cho thấy nếu chọn pH kiềm hay pH acid đều phải
chuẩn về pH 6 – 8 ở đồ uống, đồng thời cần nhiều
công đoạn nữa để thành đồ uống hợp tiêu chuẩn.
Trong khi đó pH trung tính đã được sử dụng trong y
học cổ truyền đối với thân cây ngô [2]. Thực nghiệm
cho thấy chiết ở pH khác 7 thu được polyphenol có
độ sạch cao hơn so với các pH khác. Các dữ liệu
nghiên cứu ở các pH khác nhau sẽ được lựa chọn
dựa vào mục đích nghiên cứu hoặc ứng dụng sản
phẩm trong thực tế.
Trong nghiên cứu này, pH 7 được chọn để sử
dụng cho nghiên cứu tiếp theo.
2.6. Xác định số lần chiết
Tại công đoạn này, số lần chiết được lặp lại 2
lần với các thông số được cố định đã nghiên cứu ở
trên. Thực nghiệm chỉ ra, hoạt tính chống oxy hóa
tổng cao nhất là 16,702 ± 0,02 g acid ascorbic/100g
mẫu khô, hoạt tính khử sắt cao nhất tương đương
7,541 ± g FeSO4/100g mẫu khô và hàm lượng