Ảnh hưởng của một số điều kiện xử lý và bảo quản sau thu hoạch đến sự tổn thất lutein ở hoa cúc vạn thọ (tagetes erecta l.)

Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2010 TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG v 11 VAÁN ÑEÀ NGHIEÂN CÖÙU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN XỬ LÝ VÀ BẢO QUẢN SAU THU HOẠCH ĐẾN SỰ TỔN THẤT LUTEIN Ở HOA CÚC VẠN THỌ (Tagetes erecta L.) EFFECTS OF SOME POST-HARVEST TREATMENT AND PRESERVATION CONDI- TIONS ON LUTEIN LOSS IN MARIGOLD FLOWER (Tagetes erecta L.) Hoàng Thị Huệ An1 , Nguyễn Văn Hòa1, Phan Xuân Minh Tuấn2 1Khoa Cơ bản, 2 Khoa Chế biến, Trường Đại học Nha Trang Tóm tắt Ảnh hưởng của một số điều kiện xử lý và bảo quản sau thu hoạch đối với sự tổn thất lutein ở hoa cúc Vạn thọ (Tagetes erecta L.) được nghiên cứu. Kết quả cho thấy ngay cả trong điều kiện sấy êm dịu (700C trong 4 giờ), mức độ tổn thất lutein cũng lên đến 17,5%. Sau 2 tháng bảo quản ở nhiệt độ phòng, hàm lượng lutein trong hoa sấy khô giảm đi 30,8% nhưng ở âm 200C chỉ giảm đi 7,3%. Đối với hoa tươi cấp đông ở âm 200C, mặc dù tốc độ phân hủy lutein lớn hơn so với hoa sấy khô được bảo quản trong cùng điều kiện (12,3% so với 7,3% sau 2 tháng) nhưng sự tổn thất lutein là thấp nhất. Do vậy, nên bảo quản hoa cúc Vạn thọ sau thu hoạch ở âm 200C (nếu bảo quản ngắn ngày) hoặc sấy khô ở 700C trong 4 giờ rồi bảo quản ở âm 200C (nếu bảo quản dài ngày). Abstract Effects of some post-harvest treatment and preservation conditions on lutein loss in Marigold flower (Tagetes erecta L.) were studied. Results showed that even in a mild drying condition (at 700C for 4 h) lutein loss was up to 17.5%. After 2 months of being preserved at ambient temperature, lutein content in dried flower decreased by 30.8% but a much lower loss of only 7.3% was observed at -200C. To fresh flower frozen at -200C, although lutein degradation rate was found to be higher than that in dried material presevered in the same condition (12.3% to 7.3% for 2 months), lutein loss in it was the lowest. Therefore, post-harvest Marigold flower should be frozen at - 200C for short-term preservation or be dried at 700C for 4 h followed by freezing at - 200C for long-term preservation. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Lutein là một sắc tố carotenoit đang được quan tâm ứng dụng trong công nghiệp chất màu thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm nhờ có màu vàng cam rất đẹp và hoạt tính chống oxy hóa khá mạnh [1], [6]. Nguồn nguyên liệu tự nhiên giàu lutein nhất hiện nay là cúc Vạn thọ Châu Phi (Tagetes erecta L.). Loài hoa này được trồng nhiều ở các vùng có khí hậu nhiệt đới, đặc biệt là ở Peru, Ấn Độ, Mexico, Trung Quốc... để cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp tách chiết, tinh chế lutein. Ở Việt Nam cũng như nhiều nước khác, cúc Vạn thọ thường được trồng theo mùa vụ. Sau khi thu hoạch, hoa tươi dễ bị hư thối, nhất là trong điều kiện nóng, ẩm. Theo phương pháp truyền thống, hoa cúc Vạn thọ sau thu hoạch được phơi hay sấy khô, rồi nghiền thành bột mịn, đóng gói và bảo quản trước khi sử dụng [5]. Với điều kiện xử lý như vậy, nhiệt, ánh sáng, không khí có thể gây ra sự đồng phân hóa hoặc oxy hóa mạch polyen của lutein, ảnh hưởng đến màu sắc và hoạt tính sinh học của sản phẩm lutein thu nhận được [2], [3]. Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá mức độ tổn thất lutein ở hoa cúc Vạn thọ trong một số điều kiện khác nhau, từ đó đề xuất phương pháp thích hợp hơn cho việc xử lý và bảo quản nguyên liệu cúc Vạn thọ sau thu hoạch. Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2010 12 v TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Trong nghiên cứu này sử dụng giống cúc Vạn thọ Châu Mỹ (Tagetes erecta L.) được trồng thử nghiệm tại huyện Diên Khánh (Khánh Hòa). Hoa sau khi thu hoạch được chuyển ngay về phòng thí nghiệm. Cánh hoa được tách ra, trộn đều, cân thành những lượng xác định, rồi cho vào các túi polyetylen, cột kín và bảo quản ở âm 800C. Trước khi nghiên cứu, các mẫu hoa cúc được lấy ra khỏi tủ đông âm 800C, để trong tối cho đến khi cân bằng với nhiệt độ phòng. Các hóa chất sử dụng đều thuộc loại tinh khiết phân tích. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Xác định hàm lượng lutein tổng số trong hoa cúc Vạn thọ [2], [4] Cân chính xác G(g) hoa cúc Vạn thọ (0,5 – 1 g đối với hoa tươi và 0,02 – 0,05 g đối với hoa đã sấy khô). Nếu nguyên liệu khô, làm ẩm bằng vài ml nước cất, để yên trong 30 phút. Sau đó, thêm 20 ml axeton lạnh chứa 0,1% BHT và đồng thể hóa trong 2 phút. Lọc lấy dịch chiết. Lặp lại quá trình chiết với bã còn lại vài lần nữa đến lúc dịch chiết không có màu. Dịch chiết lutein este được gộp lại, chiết sang ete dầu mỏ, lọc qua một lớp Na2SO4 khan, rồi định mức bằng ete dầu mỏ đến V ml. Pha loãng dịch chiết bằng ete dầu mỏ với tỷ lệ thích hợp (D) rồi đo độ hấp thụ (A) ở 445 nm trên quang phổ kế UV-Vis DR 4000 (Hache, USA) với cuvet 1 cm (dùng ete dầu mỏ làm dung dịch so sánh). Hàm lượng lutein tổng số trong hoa cúc Vạn thọ được tính bởi công thức: A.V.D.104 Lu(mg / kg) = _ _ _ _ _ _ _ __ _ 2500.G 2.2.2. Phương pháp bảo quản hoa cúc Vạn thọ Hoa cúc Vạn thọ tươi được bảo quản bằng các phương pháp sau: - Đông lạnh: hoa tươi được giữ trong bao bì kín và cấp đông ở âm 200C. - Sấy khô: hoa tươi được sấy (ở chế độ thích hợp) đến vừa khô giòn, nghiền thành bột mịn rồi giữ trong bao bì kín, để trong tối, bảo quản ở nhiệt độ phòng (30 ÷ 350C) và ở âm 200C. Chế độ sấy thích hợp (nhiệt độ, thời gian, mật độ nguyên liệu sấy) được xác định bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm từng phần (xem mục 2.2.3) Sau những thời gian xác định, lấy mẫu ra, xác định mức độ tổn thất lutein theo công thức: %Lutein tổn thất = [1 – (Lượng lutein còn lại / Lượng lutein ban đầu)].100% Trong đó: lượng lutein ban đầu và còn lại sau khi sấy được xác định bằng phương pháp đo quang (xem mục 2.2.1). Hình 1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến mức độ tổn thất lutein trong hoa cúc Vạn thọ sau thu hoạch Hoa cúc vạn thọ tươi Đông lạnh âm 200C Sấy (chế độ thích hợp) Bảo quản âm 200C Bảo quản ở âm 200C Bảo quản ở t0phòng 1 tuần 2 tuần 3 tuần 4 tuần 5 tuần 6 tuần 8 tuần 7 tuần Đánh giá mức độ tổn thất lutein Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2010 TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG v 13 2.2.3 Xác định chế độ sấy hoa cúc Vạn thọ Nhiệt độ và thời gian sấy là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng hoa cúc Vạn Thọ sau khi sấy. Do đó, để tìm được chế độ sấy thích hợp, tiến hành khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian sấy đến mức độ tổn thất lutein. Mật độ nguyên liệu được chọn sao cho với nhiệt độ và thời gian sấy đã chọn, nguyên liệu vừa đạt đến trạng thái khô, giòn, dễ nghiền mịn (Trong quá trình sấy, cứ sau 30 phút lại đảo đều và kiểm tra trạng thái nguyên liệu). Mức độ tổn thất lutein sau khi sấy được đánh giá tương tự như đã trình bày ở mục 2.2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy được trình bày trên Hình 3. Hình 2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ sấy 2.2.4. Xử lý số liệu: Các kết quả trình bày dưới dạng trung bình cộng của 3 lần xác định song song kèm theo giá trị độ lệch chuẩn. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Chế độ sấy hoa cúc Vạn Thọ Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: với thời gian sấy cố định là 4 giờ, khi tăng nhiệt độ sấy từ 60 ÷ 1000C, mức độ tổn thất lutein tăng lên. Mức độ tổn thất này thay đổi không nhiều trong khoảng 60 ÷ 700C nhưng tăng nhanh ở nhiệt độ trên 700C (bảng 1 và hình 4). Lô TN 3 Hoa tươi Sấy (tsấy = 4 h; F = 0,1 g/cm2) Đánh giá mức độ tổn thất lutein Nhiệt độ sấy thích hợp (t0sấy opt) Sấy (t0sấy opt ; F = 0,1 g/cm 2) Đánh giá mức độ tổn thất lutein Thời gian sấy thích hợp (tsấy opt) Sấy (t0opt) tsấy = f (F) 60 70 80 90 100 t0sấy (0C) : 3 4 5 6 7 tsấy (h) : 0,15 0,20 0,25 0,10 0,05 0,30 F (g/cm2) : Mật độ hoa thích hợp (Fopt ứng với tsấy opt) Lô TN 1 Lô TN 2 Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2010 14 v TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG Bảng 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến mức độ tổn thất lutein Nhiệt độ sấy (0C) 60 70 80 90 100 % Lutein tổn thất 15,8 ± 1,1 17,5 ± 0,9 21,6 ± 1,4 31,0 ± 2,1 41,6 ± 2,9 Như vậy, có thể sấy nguyên liệu trong khoảng 60 ÷ 700C. Tuy nhiên, để rút ngắn thời gian sấy mà không làm tăng đáng kể mức độ tổn thất lutein, chúng tôi chọn nhiệt độ sấy là 700C. Với nhiệt độ sấy này, thời gian sấy thích hợp nhất là 4 giờ. Nếu kéo dài thời gian sấy hơn nữa sẽ làm tăng mạnh mức độ phân hủy lutein (bảng 2 và hình 5). Bảng 2. Ảnh hưởng của thời gian sấy ở 700C đến mức độ tổn thất lutein Thời gian sấy (h) 3 4 5 6 7 % Lutein tổn thất 14,1 ± 0,8 17,5 ± 0,9 18,5 ± 1,2 27,0 ± 1,8 39,9 ± 2,4 Hình 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến mức độ tổn thất lutein Hình 4. Ảnh hưởng của thời gian sấy đến mức độ tổn thất lutein Bảng 3. Quan hệ giữa mật độ nguyên liệu và thời gian sấy tối thiểu (sấy ở 700C) Mật độ nguyên liệu (g/cm2) 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Thời gian sấy tối thiểu (h) 1,5 ± 0,5 2,0 ± 0,5 3,0 ± 0,5 3,5 ± 0,5 4,5 ± 0,5 5,5 ± 0,5 Thực nghiệm (bảng 3 và hình 6) cho thấy: với loại thiết bị sấy đối lưu tự nhiên chúng tôi sử dụng, khi sấy ở 700C thời gian sấy tối thiểu (tmin; h) tăng một cách tuyến tính theo mật độ nguyên liệu (F; g/cm2) theo phương trình: tmin = 16F + 0,5333 (R2 = 0,9882) Từ phương trình này, tính được mật độ hoa thích hợp nhất để sấy ở 700C (ứng với thời gian sấy là 4 h) là 0,22 g/cm2 (tức 2,2 kg/m2). Như vậy, nên sấy hoa cúc Vạn Thọ ở 700C, trong 4 giờ với mật độ hoa là 2,2 kg/m2. Hình 5. Sự phụ thuộc giữa thời gian sấy vào mật độ nguyên liệu khi sấy ở 700C Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2010 TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG v 15 3.2. Sự tổn thất lutein trong quá trình xử lý và bảo quản hoa cúc Vạn thọ Áp dụng chế độ sấy đã chọn, từ 2 kg hoa tươi đã thu được khoảng 400 g bột hoa cúc khô chứa 13,18 g lutein/kg. Trong khi đó, hàm lượng lutein trong nguyên liệu tươi ban đầu là 15,97 g/kg (quy về trọng lượng khô). Như vậy, ngay cả trong điều kiện sấy thích hợp nhất, mức độ tổn thất lutein so với nguyên liệu tươi ban đầu cũng đã lên tới 17,5%. Hình 6 cho thấy điều kiện bảo quản ảnh hưởng nhiều đến sự tổn thất lutein trong hoa cúc Vạn Thọ. Đối với hoa đã sấy khô (700C, trong 4 giờ), khi bảo quản ở nhiệt độ phòng vẫn xảy ra sự phân hủy đáng kể lutein: mức độ tổn thất lutein sau 2 tuần tăng 7,3% so với nguyên liệu khô ban đầu, còn sau 2 tháng lên tới 30,8%. Ngoài ra, thực nghiệm còn cho thấy khi bảo quản ở nhiệt độ phòng, sau 6 tuần có sự xuất hiện nấm mốc trên nguyên liệu khô và màu vàng nâu ban đầu của nguyên liệu nhạt đi rõ rệt. Do vậy, để bảo quản tốt bột hoa cúc khô ở nhiệt độ phòng, cần sử dụng chất chống mốc, chất hút ẩm và bao bì hút chân không. Cũng được xử lý bằng chế độ sấy như trên nhưng khi bảo quản ở âm 200C, lutein gần như không bị phân hủy sau 3 tuần, còn sau 2 tháng chỉ mất đi khoảng 7,2%. Đối với hoa tươi cấp đông ở âm 200C, mặc dù tốc độ phân hủy lutein lớn hơn so với hoa sấy khô được bảo quản trong cùng điều kiện (12,3% so với 7,3% sau 2 tháng) nhưng mức độ tổn thất lutein so với nguyên liệu tươi ban đầu là thấp nhất. Do vậy, nếu chỉ cần bảo quản ngắn ngày (vài tháng) nên bảo quản hoa tươi ở âm 200C. Tuy nhiên, để bảo quản dài ngày hơn hoặc để vận chuyển thuận tiện nên sấy hoa ở 700C trong 4 giờ rồi giữ ở âm 200C. Bảng 4. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến hàm lượng và mức độ tổn thất lutein ở hoa cúc Vạn thọ Điều kiện bảo quản Khô, nhiệt độ phòng Khô, âm 200C Tươi, âm 200C Thời gian bảo quản (tuần) Hàm lượng lutein (mg/kg khô) Tổn thất lutein* (%) Hàm lượng lutein (mg/kg khô) Tổn thất lutein* (%) Hàm lượng lutein (mg/kg khô) Tổn thất lutein* (%) 0 13.180 ± 144 17,5 ± 0,9(0,0) 13.180 ± 144 17,5 ± 0,9 (0,0) 15.970 ± 123 0,0 ± 0,8 1 12.640 ± 176 20,9 ± 1,1 (4,1) 13.172 ± 185 17,5 ± 1,2 (0,1) 15.922 ± 121 0,3 ± 0,8 2 12.218 ± 224 23,5 ± 1,4(7,3) 13.155 ± 161 17,6 ± 1,0 (0,2) 15.890 ± 131 0,5 ± 0,8 Hình 6. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến mức độ tổn thất lutein ở hoa cúc Vạn thọ Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2010 16 v TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG 3 11.849 ± 271 25,8 ± 1,7(10,1) 13.147 ± 173 17,7 ± 1,1 (0,3) 15.730 ± 147 1,5 ± 0,9 4 11.150 ± 252 30,2 ± 1,6(15,4) 12.940 ± 209 19,0 ± 1,3 (1,8) 15.363 ± 169 3,8 ± 1,1 5 10.491 ± 264 34,3 ± 1,7(20,4) 12.716 ± 265 20,4 ± 1,7 (3,5) 14.980 ± 177 6,2 ± 1,1 6 9.845 ± 281 38,4 ± 1,8(25,3) 12.495 ± 218 21,8 ± 1,4 (5,2) 14.501 ± 181 9,2 ± 1,1 8 9.121 ± 331 42,9 ± 2,1(30,8) 12.231 ± 279 23,4 ± 1,7 (7,2) 14.006 ± 179 12,3 ± 1,1 *: Kết quả biểu diễn mức độ tổn thất lutein so với nguyên liệu tươi ban đầu Các giá trị trong ngoặc ( ) biểu diễn độ mức tổn thất lutein so với nguyên liệu khô ban đầu IV. KẾT LUẬN Điều kiện xử lý và bảo quản sau thu hoạch ảnh hưởng nhiều đến mức độ tổn thất lutein trong hoa cúc Vạn thọ. Để hạn chế tối đa sự mất mát lutein, nên cấp đông hoa cúc Vạn Thọ tươi ở âm 200C. Tuy nhiên, nếu cần bảo quản trong thời gian dài, nên sấy hoa cúc vạn thọ ở 700C trong 4 giờ, rồi bảo quản ở âm 200C. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Alison, D., Paul, C. 2000. Colouring our foods in the last and next millennium, J. Food Sci. & Tech., 35, p.5 - 22.. 2. Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander, H. 1995. Carotenoids, Volume 1A: Isolation and Analysis, Birkhäus- er Verlag, Basel, Switzerland . 3. Inci - Cinar. 2004. Carotenoid pigment loss of freeze-dried plant samples under different storage conditions, Lebensm.-Wiss. u.-Technol.,37, 363 - 367. 4. Pratheesh, V.B., Benny, N., Sujatha, C.H. 2009. Isolation, Stabilization and Characterization of Xanthophyll from Marigold Flower (Tagetes Erecta L), J.Modern Applied Sci, 3 (2), 19 - 28. 5. Setshogo, M.P. 2005. Prota 3: Dyes and tannins/Colorants et tanins Record display, J. PROTA [CD-Rom], Wageningen, Netherlands. 6. Tsao, R., Yang, R. 2006. Lutein in selected Canadian crops and agri-food processing by-products and purification by high-speed counter-current chromatography, J. Chrom. A, 1112, 202 - 208.