Nghiên cứu sử dụng tinh dầu lá húng lủi làm chất bảo quản tự nhiên trong ngành công nghiệp thực phẩm

547 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TINH DẦU LÁ HÚNG LỦI LÀM CHẤT BẢO QUẢN TỰ NHIÊN TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Nguyễn Mai Quỳnh Như, Bùi Thanh Phương, Huỳnh Ngọc Tường Vi, Hồ Đặng Hồng Hạnh* Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Lê Nguyên Hản TÓM TẮT Nghiên cứu đã xác định hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu thu được từ lá húng lủi (Mentha Crispa L). Tinh dầu có màu vàng sáng, nhẹ hơn nước, có mùi thơm dịu, vị cay nhẹ, thu được bằng quá trình chưng cất lôi cuốn hơi nước. Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu húng lủi có khả năng ứng dụng làm chất kháng khuẩn tự nhiên dùng thay thế chất bảo quản và được thực nghiệm bằng phương pháp đo vòng kháng khuẩn. Bổ sung tinh dầu lá húng lủi vào sản phẩm tương cà thu được kết quả là khả năng kháng khuẩn mạnh đối với các chủng vi sinh vật như: Escherichia Coli, Aspergillus Flavus và có thể thay thế chất bảo quản Potassium Sorbate được sử dụng phổ biến trong tương cà. Từ khóa: chưng cất, húng lủi, kháng khuẩn, nghiên cứu, tinh dầu. 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong xu hướng hiện nay, nghiên cứu các hợp chất có khả năng thay thế chất bảo quản hoá học, các loại kháng sinh thực vật được người ta đặc biệt quan tâm, đặc biệt là tinh dầu. Tinh dầu có nhiều đặc tính sinh học và dược tính cao có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm và hoàn toàn tiềm năng trong việc sử dụng thay thế chất bảo quản nhân tạo trong hầu hết các sản phẩm thực phẩm. Trong rất nhiều loài thực vật có thể chiết xuất tinh dầu như chanh, xả, quế, bạc hà, húng lủi là một loài thực vật rất tiềm năng để sản xuất chất bảo quản tự nhiên từ tinh dầu vì tính phổ biến tại Việt Nam và giá thành tương đối rẻ. Hàm lượng tinh dầu trong lá húng lủi khá cao, trong nhiều nghiên cứu đã công bố dao động từ 0,2 đến 0,3% theo khối lượng chất khô [3,4]. Trong nghiên cứu này, tiến hành thực hiện tối ưu hoá quá trình tách chiết tinh dầu lá húng lủi, sau đó bổ sung vào đại diện một loại thực phẩm dễ hư hỏng là tương cà nhằm đánh giá hiệu quả trong việc thay thế các chất bảo quản hoá học thường hay sử dụng trong tương cà là Potassium Sorbate và Sodium Benzoate [8,9]. 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu 2.1.1 Cây húng lủi Cây húng lủi được mua tại vườn rau sạch Quốc Bảo, số 20 Phạm Văn Đồng, phường Linh Tây, quận Thủ Đức. Những cây húng lủi được chọn để làm thí nghiệm thường có kích thước 548 khoảng 20-50 cm, đường kính mỗi cây khoảng 0,2 - 0,4 cm, là những cây đã trưởng thành có nhiều tinh dầu. Hình 1. Cây húng lủi (Mantha Crispa L) 2.1.2 Gi i thiệu về ương cà Thành phần của tương cà gồm cà chua chiếm từ 50% đến 80%, ngoài ra còn có các thành phần khác như đường, nước, tinh bột biến tính, chất điều vị như bột ngọt, muối ăn, giấm và các chất bảo quản. Với hạn sử dụng của tương cà thường từ 6 tháng đến 1 năm, đa số các loại tương cà đều sử dụng các chất bảo quản hoá học như Potassium Sorbate, Sodium Benzoate nhằm ức chế các loại vi sinh vật gây hư hỏng do nguyên liệu chứa một lượng đường nhất định, đủ làm cơ chất cho các loại vi sinh vật phát triển cũng như hàm ẩm tốt cho các loại nấm mốc phát triển. 2.2 Phương pháp xác định hoạt độ nước Thiết bị sử dụng: máy đo hoạt độ nước Novasiva. Hoạt độ nước (aw) hay độ ẩm tương đối cân bằng (ERH) là thông số đặc trưng cho lượng nước tự do tồn tại trong sản phẩm, được xác định bằng tỷ lệ áp suất hơi bay hơi của nước trong sản phẩm với áp suất bay hơi của nước tinh khiết ở cùng điều kiện nhiệt độ. Và được tính toán theo công thức: aw = p/ps. Trong đó: p là áp suất hơi nước trên bề mặt vật thể. Ps là áp suất hơi nước tinh khiết ở cùng nhiệt độ. Giá trị hoạt độ nước nằm trong khoảng từ 0 ~ 1. ERH = 100 x aw. 2.3 Phương pháp đánh giá hoạt lực kháng khuẩn Hình 2. Quy trình đánh giá hoạt lực kháng khuẩn của tinh dầu Húng lủi 2.3 Khảo sát khả năng thay thế chất bảo quản của tinh dầu lá húng lủi trong sản phẩm tương cà Tương cà sẽ được chia làm 3 mẫu: 1. Mẫu 1: bổ sung Potassium Sorbate. 549 2. Mẫu 2: không bổ sung phụ gia (mẫu đối chứng). 3. Mẫu 3: bổ sung tinh dầu húng lủi. Các mẫu sẽ được theo dõi qua các ngày với các chỉ tiêu về độ ẩm, hoạt dộ nước, màu sắc, định lượng vi sinh hiếu khí. Trong đó, các chỉ tiêu về màu sắc, hoạt độ nước, độ ẩm, độ nhớt sẽ được theo dõi trong 7 ngày; còn định lượng về vi sinh hiếu khí sẽ được theo dõi trong 3 tuần. Tinh dầu: Sau khi trích ly tinh dầu, tinh dầu sẽ được bảo quản lạnh và nơi có ánh sáng tối, tránh tình trạng tinh dầu bị oxy hóa. Bổ sung tinh dầu 0,1%. Khảo sát sản phẩm trong quá trình bảo ôn. Xác định độ sinh trưởng của vi khuẩn, nấm mốc, 2.4 Quy trình trích ly tinh dầu dự kiến Hình 3. Quy trình trích ly tinh dầu dự kiến [8] 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng tinh dầu húng lủi thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước Kết quả 1: khảo sát chọn loại dung môi và tỷ lệ dung môi nguyên liệu trích ly tinh dầu. Hình 4. Đồ thị tinh dầu thu được Nhận xét: Sau thời gian khảo sát, cho thấy với tỷ lệ 1:1,5 và 1:2 chất lượng tinh dầu và hàm lượng tinh dầu thu được là đáng kể. Qúa trình đạt hiệu quả tinh dầu cao nhất ở thể tích dung môi 1:2. 0.085 0.164 0.276 0.455 0.587 0.463 0.225 0.455 0.526 0.696 0.824 0.625 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1:0 1:0.5 1:1 1:1.5 1:2 1:2,5 H iệ u s u ấ t th u h ồ i (% ) tỉ lệ nguyên liệu ung m i Đồ thị h m lượng tinh ầu thu được dung môi cồn dung môi nước cất 550 Tỷ lệ dung môi và bã húng lủi ảnh hưởng mạnh đến hiệu suất thu hồi tinh dầu. Lượng nước càng nhiều thì khả năng lôi cuốn hơi nước và tinh dầu càng cao làm chất lượng của tinh dầu càng giảm xuống do các thành phần có tính phân cực sẽ tan nhiều vào trong dung môi, còn lại các hợp phần không phân cực với tỷ lệ các hợp phần cao, cho nên khả năng tạo nhũ tương là rất lớn, nếu lượng nước quá ít thì đủ hòa tan các chất keo dẫn đến nguyên liệu dễ cháy khét ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu. Khi tăng thể tích dung môi lượng dung môi thấm thấu vào các túi dầu càng nhiều, tinh dầu sẽ thoát ra môi trường ngoài và hơi dung môi có tác dụng lôi cuốn tinh dầu tự do ra ngoài bình hứng. Tuy nhiên, khi sử dụng dung môi là nước cất thể tích tinh dầu tăng cao hơn so với khi sử dụng dung môi là cồn, mặc khác chi phí mua cồn cao hơn sử dụng nước cất và điều kiện tiến hành không cho phép tổng thể tích dung dịch cho vào bình cầu quá 3/5 bình cầu nên không thể khảo sát ở những thể tích lớn hơn. 3.2 Khảo sát thay thế tinh dầu húng lủi thành chất bảo quản trong tương cà 3.2.1 Khảo sát sự khác và giống nhau của tinh dầu, chất bảo quản Potassium Sorbate Hình 5. Đồ thị hoạt độ nước trong các mẫu tương cà Nhận xét: Hoạt độ nước của 3 mẫu tương cà không thay đổi nhiều sau 7 ngày. Hàm lượng nước tự do trong sản phẩm tăng không đáng kể. Trong đó, hoạt độ nước của mẫu tương cà không bổ sung phụ gia, có xu hướng cao nhất trong 3 mẫu; hoạt độ nước của mẫu tương cà bổ sung Potassium Sorbate tăng vào ngày 7; hoạt độ nước của mẫu tương cà bổng sung tinh dầu không thấy sự thay đổi, luôn nằm ở khoảng 0,9. Vậy, mẫu tương cà bổ sung tinh dầu và mẫu tương cà bổ sung phụ gia Potassium Sorbate không khác nhau lắm, mà mẫu tương cà bổ sung tinh dầu nhỉnh hơn mẫu tương cà bổ sung phụ gia Potassium Sorbate. 551 3.2.2 Kết quả kháng khuẩn của tinh dầu húng lủi Bảng 1. Kết quả kháng Aspergillus Flavus của tinh dầu húng lủi Nghiệm thức Độ pha loãng tinh ầu Đường kính vòng kháng huẩn của tinh ầu (cm) Đường kính vòng kháng huẩn của nước cất (cm) Đường kính vòng kháng huẩn của Potassium sorbate (cm) A0 Nguyên chất 8.8±0.06ᶜ 1±0.2ᵇ 1.5±0.5ᵇ A1 0,05% 2±0.06ᵃ 0 0 A2 10 -1 3.87±0.12ᵇ 0 0 Nhận xét: Sau 3 lần thực hiện kháng khuẩn của tinh dầu húng lủi với chúng nấm mốc Aspergillus Flavus ở nồng độ nấm mố 10-6 CFU/ml. Ghi nhận được kết quả như sau: ở nồng độ nguyên chất: đường kính vòng kháng khuẩn trung bình là. Kết luận: vòng kháng khuẩn trung bình nằm trong khoảng ≥ 20 mm. Đánh giá cực nhay (Celikel và Kavas, 2008). Bảng 2. Kết quả kháng Escherichia Coli của tinh dầu húng lủi Nghiệm thức Độ pha loãng tinh ầu Đường kính vòng kháng huẩn của tinh ầu (cm) Đường kính vòng kháng huẩn của nước cất (cm) Đường kính vòng kháng huẩn của Potassium sorbate (cm) A0 Nguyên chất 5.9±0.12ᶜ 2.2±0.06ᶜ 2.33±0.29ᵇ A1 0.05% 1.7±0.15ᵃ 0.3±0.03ᵃ 0.37±0.06ᵃ A2 10 -1 2.77±0.06ᵇ 0.67±0.02ᵇ 0.68±0.03ᵃ Nhận xét: Sau 3 lần thực hiện kháng khuẩn của tinh dầu húng lủi với chủng vi khuẩn Escherichia Coli ở nồng độ vi khuẩn 10-6 CFU/ml. Ghi nhận được kết quả như sau: ở nồng độ nguyên chất: đường kính vòng kháng khuẩn trung bình là. Kết luận: vòng kháng khuẩn trung bình nằm trong khoảng ≥ 20 mm. Đánh giá cực nhay (Celikel và Kavas, 2008). 4 KẾT LUẬN Qua nghiên cứu, tinh dầu húng lủi thu được có màu vàng sáng, nhẹ hơn nước, có mùi thơm dịu, vị cay the. Phương pháp cho quá trình trích ly tinh dầu húng lủi là phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, sử dụng dung môi là nước cất. Các thông số tối ưu cho quy trình chưng chất tinh dầu húng lủi bao gồm tỷ lệ nguyên liệu : dung môi là 1 : 2 để có hiệu suất thu hồi tinh dầu cao nhất (0,824%), chưng cất ở nhiệt độ 110 oC trong thời gian 180 phút kể từ khi giọt tinh dầu đầu tiên ngưng tụ nhỏ xuống ống hứng tinh dầu. Hàm lượng tinh dầu húng lủi thu được 0.096%. 552 Nồng độ tinh dầu húng lủi tối ưu ở 0,1% có khả năng kháng khuẩn cực nhạy và cực mạnh đối với 2 chủng vi sinh vật: Aspergillus Flavus, Escherichia Coli. Ở cùng nồng độ tinh dầu 0.1% đường kính vòng vô khuẩn của Aspergillus Flavus > Escherichia Coli. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đàm Sao Mai, Trịnh Ngọc Nam, Nguyễn Thị Kim Anh, Văn Hồng Thiện (2003). Vi sinh thực phẩm. Thành phố Hồ Chí Minh: Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh. [2] Trần Thị Ngọc Mai (2010). Vi sinh thực phẩm. Nhà xuất bản Đại học Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh. [3] Đỗ Tấn Lợi (2011). Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam. Nhà xuất bản thời đại, Hà Nội. [4] Lã Đình Mỡi (2002). Tài nguyên thực vật có tinh dầu ở Việt Nam, tập II. Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội. [5] Lê Ngọc Thạch. Hóa học Hữu cơ (các nhóm định chức chính). Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp. HCM, 600 trang (2002). [6] PGS.TS. Trần Như Khuyên, ThS. Hoàng Xuân Anh. 2007. Giáo trình công nghệ bảo quản và chế biến lương thực. Hà Nội, Nhà xuất bản Hà Nội. [7] Nguyễn Thị Thái Hằng (1995). Nghiên cứu tinh dầu một số loài thuộc chi Eucalyptus ở Việt Nam và khả năng sử dụng chúng trong ngành dược. Luận án Phó Tiến sĩ khoa học Y dược. Trường Đại học Dược Hà Nội. [8] Alfonzo, A., Martorana, A., Guarrasi, V., Barbera, M., Gaglio, R., Santulli, A., Settanni, L., ... and Francesca, N. 2017. Effect of the lemon essential oils on the safety and sensory quality of salted sardines (Sardina pilchardus Walbaum 1792). Food Control 73: 1265– 1274. [9] Thielmann, J., Kohnen, S. and Hauser, C. 2017. Antimicrobial activity of Olea europaea Linné extracts and their applicability as natural food preservative agents. International Journal of Food Microbiology 251: 48–66.