TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH TRÍCH LY ANTHOCYANIN TỪ VỎ KHOAI LANG TÍM (Ipomoea batatas L.) BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM
DOI:
https://doi.org/10.62985/j.huit_ojs.vol26.no1E.347Từ khóa:
tối ưu hóa, anthocyanin, vỏ khoai lang tím, enzyme, siêu âmTóm tắt
Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu tối ưu hóa quá trình trích ly anthocyanin từ nguồn nguyên liệu phế phụ phẩm - vỏ khoai lang tím bằng phương pháp enzyme có hỗ trợ siêu âm. Nghiên cứu khảo sát các đơn yếu tố là loại dung môi (ethanol, methanol, nước); hệ dung môi ethanol: nước (100:0, 30:70, 50:50, 70:30, 100:0), loại acid hóa (acid acetic, clohydric, citric) và loại enzyme (cellulase, viscozyme L, Optimash TBG). Dựa trên kết quả khảo sát, phương pháp bề mặt đáp ứng với thiết kế mô hình lặp tâm (RSM-CCD) được sử dụng để tối ưu quy trình trích ly anthocyanin từ vỏ khoai lang tím. Mô hình được thiết kế 17 thí nghiệm với 5 thí nghiệm tại tâm để xây dựng cho 3 yếu tố khảo sát bằng phương pháp có hỗ trợ siêu âm với thời gian (15 đến 45 phút), biên độ dao động (20 đến 60%) và tỉ lệ nguyên liệu:dung môi (từ 1:10 đến 1:30); bằng phương pháp enzyme có hỗ trợ siêu âm với pH hoạt hóa (pH 4 đến 6), thời gian hoạt hóa (15 đến 45 phút) và nhiệt độ hoạt hóa (40 đến 60 °C). Kết quả phân tích ANOVA cho hệ số R2 = 0,9881 và p < 0,0001 cho thấy mô hình có ý nghĩa thống kê và kiểm chứng cho kết quả anthocyanin cao nhất đạt 0,8474%. Phổ FTIR của cao chiết anthocyanin cho thấy sự tồn tại của các nhóm chức OH, C=O, C=C và C-O-C đặc trưng của anthocyanin.
Tài liệu tham khảo
[1] H. E. Khoo, A. Azrina, T. S. Teng, S. Karuppannan, and K. M. Mat, “Anthocyanidins and anthocyanins: Colored pigments as food, pharmaceutical ingredients, and the potential health benefits,” Food Nutr. Res., vol. 61, no. 1, pp. 1–21, 2017, doi: 10.1080/16546628.2017.1361779.
[2] B. Sivamaruthi, P. Kesika, K. Subasankari, and C. Chaiyasut, “Beneficial effects of anthocyanins against diabetes mellitus associated consequences: A mini review,” Asian Pac. J. Trop. Biomed., vol. 8, no. 10, pp. 471–477, 2018, doi: 10.4103/2221-1691.244137.
[3] J. Shipp and S. M. Abdel-Aal, “Food applications and physiological effects of anthocyanins as functional food ingredients,” Open Food Sci. J., vol. 4, no. 1, pp. 7–22, 2010, doi: 10.2174/1874256401004010007.
[4] J. He and M. M. Giusti, “Anthocyanins: Natural colorants with health-promoting properties,” Annu. Rev. Food Sci. Technol., vol. 1, no. 1, pp. 163–187, 2010, doi: 10.1146/annurev.food.080708.100754.
[5] J. M. Kong, L. S. Chia, N. K. Goh, T. F. Chia, and R. Brouillard, “Analysis and biological activities of anthocyanins,” Phytochemistry, vol. 64, no. 5, pp. 923–933, 2003, doi: 10.1016/S0031-9422(03)00438-2.
[6] S. N. Nichenametla, T. G. Taruscio, D. L. Barney, and J. H. Exon, “A review of the effects and mechanisms of polyphenolics in cancer,” Crit. Rev. Food Sci. Nutr., vol. 46, no. 2, pp. 161–183, 2006, doi: 10.1080/10408390591000541.
[7] M. K. Hossain et al., “Molecular mechanisms of the anti-obesity and anti-diabetic properties of flavonoids,” Int. J. Mol. Sci., vol. 17, no. 4, 2016, doi: 10.3390/ijms17040569.
[8] L. Mojica, M. Berhow, and E. Gonzalez de Mejia, “Black bean anthocyanin-rich extracts as food colorants: Physicochemical stability and antidiabetes potential,” Food Chem., vol. 229, pp. 628–639, 2017, doi: 10.1016/j.foodchem.2017.02.124.
[9] Jimenez-Gonzalez, H. Ruiz-Espinosa, J. J. Luna-Guevara, C. E. Ochoa-Velasco, D. Luna-Vital, and M. L. Luna-Guevara, “A potential natural coloring agent with antioxidant properties: Microencapsulates of Renealmia alpinia fruit pericarp,” NFS J., vol. 13, pp. 1–9, 2018, doi: 10.1016/j.nfs.2018.08.001.
[10] R. Cortez, D. A. Luna-Vital, D. Margulis, and E. Gonzalez de Mejia, “Natural pigments: Stabilization methods of anthocyanins for food applications,” Compr. Rev. Food Sci. Food Saf., vol. 16, no. 1, pp. 180–198, 2017, doi: 10.1111/1541-4337.12244.
[11] Sridhar, M. Ponnuchamy, P. S. Kumar, A. Kapoor, D. V. N. Vo, and S. Prabhakar, “Techniques and modeling of polyphenol extraction from food: A review,” Environ. Chem. Lett., vol. 19, no. 4, 2021, doi: 10.1007/s10311-021-01217-8.
[12] M. Kumar et al., “Evaluation of enzyme and microwave-assisted conditions on extraction of anthocyanins and total phenolics from black soybean (Glycine max L.) seed coat,” Int. J. Biol. Macromol., vol. 135, pp. 1070–1081, 2019, doi: 10.1016/j.ijbiomac.2019.06.013.
[13] H. D. T. Thanh and T. T. Nguyen, “High gravity enzymatic hydrolysis of non-gelatinized starch from black-purple rice,” Vietnam J. Sci. Technol., vol. 61, no. 5, pp. 787–797, 2023, doi: 10.15625/2525-2518/17252.
[14] M. Singla and N. Sit, “Application of ultrasound in combination with other technologies in food processing: A review,” Ultrason. Sonochem., vol. 73, 2021, doi: 10.1016/j.ultsonch.2021.105506.
[15] M. A. Bezerra, R. E. Santelli, E. P. Oliveira, L. S. Villar, and L. A. Escaleira, “Response surface methodology (RSM) as a tool for optimization in analytical chemistry,” Talanta, vol. 76, no. 5, pp. 965–977, 2008, doi: 10.1016/j.talanta.2008.05.019.
[16] B. M. Popović et al., “Comparison between polyphenol profile and bioactive response in blackthorn (Prunus spinosa L.) genotypes from north Serbia: From raw data to PCA analysis,” Food Chem., vol. 302, 2020, doi: 10.1016/j.foodchem.2019.125373.
[17] F. Delgado-Vargas, A. R. Jiménez, and O. Paredes-López, “Natural pigments: Carotenoids, anthocyanins, and betalains - Characteristics, biosynthesis, processing, and stability,” Crit. Rev. Food Sci. Nutr., vol. 40, no. 3, pp. 173–289, 2000.
[18] N. Razali, S. Mat-Junit, A. F. Abdul-Muthalib, S. Subramaniam, and A. Abdul-Aziz, “Effects of various solvents on the extraction of antioxidant phenolics from Tamarindus indica,” Food Chem., vol. 131, no. 2, pp. 441–448, 2012, doi: 10.1016/j.foodchem.2011.09.001.
[19] G. Mazza, J. E. Cacace, and C. D. Kay, “Methods of analysis for anthocyanins in plants and biological fluids,” J. AOAC Int., vol. 87, no. 1, pp. 129–145, 2004, doi: 10.1093/jaoac/87.1.129.
[20] M. Horbowicz, A. Grzesiuk, H. Dębski, and R. Kosson, “Anthocyanins of fruits and vegetables-Their occurrence, analysis and role in human nutrition,” Veg. Crops Res. Bull., vol. 68, pp. 5–22, 2008, doi: 10.2478/v10032-008-0001-8.
[21] B. C. Behera, B. K. Sethi, R. R. Mishra, S. K. Dutta, and H. N. Thatoi, “Microbial cellulases-Diversity & biotechnology with reference to mangrove environment: A review,” J. Genet. Eng. Biotechnol., vol. 15, no. 1, pp. 197–210, 2017, doi: 10.1016/j.jgeb.2016.12.001.
[22] Y. Lu, M. Chae, T. Vasanthan, and D. C. Bressler, “The potential of fiber-depleted starch concentrate produced through air currents assisted particle separation of barley flour in bio-ethanol production,” Bioresour. Technol., vol. 300, 2020, doi: 10.1016/j.biortech.2020.122942.
[23] J. Song, Q. Yang, W. Huang, Y. Xiao, D. Li, and C. Liu, “Optimization of trans-lutein from pumpkin peel by ultrasound-assisted extraction,” Food Bioprod. Process., vol. 107, pp. 104–112, 2018, doi: 10.1016/j.fbp.2017.10.008.
[24] E. Maylinda, A. Rinadi, E. Putri et al., “Color stability of anthocyanins copigmentation from red rice bran by UV–Vis spectrophotometry,” IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., vol. 578, no. 1, 2019, doi: 10.1088/1757-899X/578/1/012001.
[25] F. Siti, S. E. Anis, D. Damat, W. Ahmad, and V. M. Nguyen, “Identification of functional groups and types of anthocyanin pigments of purple sweet potato,” BIO Web Conf., vol. 40, 2024, doi: 10.1051/bioconf/202410400040.
[26] B. D. Nandiyanto, R. Oktiani, and R. Ragadhita, “How to read and interpret FTIR spectroscope of organic material,” Indones. J. Sci. Technol., vol. 4, no. 1, pp. 97–118, 2019, doi: 10.17509/ijost.v4i1.15806.
