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
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,
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
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
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
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
- 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.
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
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
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
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
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
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
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
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
Copyright: Tài liệu đại học ©