Phần 1: Chiết Xuất Bã Tinh Dầu Của Cây Tía Tô Có Hoạt Tính Sinh Học, Dùng Làm Chất Chống Oxy Hóa Và Chất Bảo Quản Chống Đen Cho Tôm Thẻ Chân Trắng

Tóm tắt

Việc tận dụng phần cặn rắn còn lại sau quá trình chưng cất tinh dầu như một nguồn nguyên liệu tái sử dụng, đồng thời đánh giá thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của chúng cho các ứng dụng chống oxy hóa và ức chế hắc tố trong bảo quản hải sản, đã mang lại những hiểu biết mới mẻ và có giá trị mà các nghiên cứu trước đây chưa đề cập. Trong số các mẫu được khảo sát, chiết xuất từ cặn lá tía tô (Perilla frutescens, PF-E) thể hiện hoạt tính chống oxy hóa và ức chế enzyme tyrosinase mạnh nhất. Hiệu quả này được cho là liên quan đến hàm lượng polyphenol và flavonoid cao, được xác định thông qua các phương pháp phân tích tổng hàm lượng phenolic (TPC), tổng hàm lượng flavonoid (TFC), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) và sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép khối phổ (HPLC-MS). Ở giai đoạn ứng dụng, chiết xuất PF-E-2 tại nồng độ 0,25% (w/v) cho hiệu quả ức chế sự phát triển của hắc tố trên tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) cao hơn so với nồng độ 0,1% (w/v), đồng thời tương đương với nồng độ 0,5% (w/v) và chất bảo quản thương mại natri metabisulfite (SMS, 1,25% w/v) trong điều kiện bảo quản lạnh 12 giờ. Do đó, nồng độ 0,25% (w/v) được lựa chọn là mức phù hợp nhất cho bảo quản dài hạn. Đáng chú ý, trong suốt quá trình bảo quản lạnh tám ngày ở 1–3°C, các chỉ tiêu bao gồm mức độ phát triển hắc tố, pH, quá trình peroxy hóa lipid, mật độ vi sinh vật, hàm lượng nitơ và độ cứng của tôm có bổ sung PF-E-2 không cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mẫu bổ sung SMS (p > 0,05). Những kết quả này cho thấy PF-E là một giải pháp thay thế hiệu quả về mặt kinh tế, an toàn và thân thiện hơn so với SMS trong bảo quản lạnh tôm thẻ chân trắng.

1. Giới thiệu

Sau quá trình chưng cất tinh dầu bằng phương pháp hơi nước từ các loài quế Cinnamomum zeylanicum, tía tô Perilla frutescens, nghệ Curcuma longa và sả Sri Lanka Cymbopogon nardus, một lượng lớn chất thải rắn thường được gọi là bã tinh dầu được tạo ra như một sản phẩm phụ không thể tránh khỏi (Gavarić và cs., 2015). Cùng với sự phát triển nhanh của ngành công nghiệp sản xuất tinh dầu tại Việt Nam và nhiều quốc gia khác, khối lượng sản phẩm phụ phát sinh ngày càng lớn, chiếm trên 92% sinh khối khô của thực vật được sử dụng (Gavarić và cs., 2015; Saha & Basak, 2020). Hiện nay, chỉ một phần nhỏ các sản phẩm phụ này được tận dụng làm phân bón hữu cơ hoặc nhiên liệu sinh học, trong khi phần lớn bị thải bỏ, gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường (Abu Bakar và cs., 2020). Do đó, việc khai thác và tái sử dụng các nguồn phụ phẩm này không chỉ giúp tạo ra giá trị kinh tế mà còn góp phần giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường. Đáng chú ý, các sản phẩm phụ sau quá trình chiết xuất tinh dầu truyền thống vẫn chứa hàm lượng đáng kể các hợp chất hoạt tính sinh học bền nhiệt, bao gồm axit phenolic, flavonoid, alkaloid, axit amin và benzoquinone. Quan trọng hơn, các hợp chất này vẫn duy trì được cấu trúc hóa học cũng như hoạt tính sinh học vốn có, thể hiện qua các đặc tính chống oxy hóa và kháng khuẩn (Mohammad, 2018; Rodrigues và cs., 2022; Hossein và cs., 2013). Những đặc điểm này cho thấy tiềm năng lớn về mặt kinh tế bền vững và bảo vệ môi trường trong việc khai thác các phụ phẩm sau chưng cất tinh dầu từ Cymbopogon nardus, Cinnamomum zeylanicum và các loài thực vật khác cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm phụ gia thực phẩm, dược phẩm và thành phần mỹ phẩm (Saha & Basak, 2020; Rodrigues và cs., 2022; Hossein và cs., 2013).

Trong thập kỷ qua, nhiều nghiên cứu đã tập trung khai thác tiềm năng kinh tế của các hợp chất hoạt tính sinh học còn tồn dư trong phụ phẩm nông nghiệp, thông qua việc ứng dụng chúng như chất bảo quản thực phẩm tự nhiên trong bảo quản tôm và hải sản. Cách tiếp cận này nhằm thay thế các phụ gia hóa học tiềm ẩn nguy cơ đối với sức khỏe người tiêu dùng, điển hình là natri metabisulfite (SMS). Chất bảo quản thương mại này đã bị hạn chế hoặc cấm sử dụng tại một số quốc gia do có thể gây ra các phản ứng bất lợi nghiêm trọng, đặc biệt là dị ứng ở bệnh nhân hen suyễn (Do, Bui & Phan, 2022; Phan và cộng sự, 2021; Collins-Williams, 1983; Gómez-Guillén và cộng sự, 2005). Đồng thời, dư lượng chất bảo quản hóa học và kháng sinh trong tôm, hải sản xuất khẩu hiện vẫn là một trong những rào cản lớn nhất, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cạnh tranh và tăng trưởng của ngành xuất khẩu thủy sản Việt Nam (Do, Bui & Phan, 2022). Tôm và các sản phẩm từ tôm có tính dễ hư hỏng cao do các biến đổi sinh hóa, quá trình oxy hóa lipid, sự phát triển của vi sinh vật và hiện tượng sẫm màu do bệnh hắc tố, làm suy giảm đáng kể chất lượng cảm quan. Enzyme tyrosinase được xác định là một trong những tác nhân chính gây ra bệnh hắc tố, đồng thời xúc tác các phản ứng oxy hóa xảy ra sau khi tôm chết (Tam và cộng sự, 2025). Vì vậy, việc kiểm soát hoạt động của tyrosinase đóng vai trò then chốt trong việc duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản tôm Đáng chú ý, các chiết xuất từ phụ phẩm như lá ổi, vỏ nho và hạt bơ đã được ghi nhận là những chất bảo quản tự nhiên đầy triển vọng trong bảo quản tôm. Hiệu quả này chủ yếu xuất phát từ hàm lượng cao các hợp chất sinh học như polyphenol, flavonoid, proanthocyanidin, tanin ngưng tụ, cùng với catechin, quercetin, luteolin và các dẫn xuất của axit cinnamic (Olatunde và cộng sự, 2021; Sun và cộng sự, 2014; Do, Bui & Phan, 2022). Những hợp chất này thể hiện khả năng chống oxy hóa và kháng khuẩn mạnh, đồng thời ức chế hoạt động của polyphenol oxidase (PPO), hạn chế hiện tượng tăng sắc tố, đổi màu và sự hình thành các gốc tự do. Hai nghiên cứu gần đây tại Việt Nam cũng cho thấy các chiết xuất từ vỏ và hạt bơ có khả năng loại bỏ hiệu quả gốc tự do 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) và làm giảm đáng kể sự phát triển của hiện tượng hắc tố ở tôm trong suốt 8 ngày bảo quản lạnh (Do, Bui & Phan, 2022; Phan và cộng sự, 2021).

Những phát hiện này đã tạo cơ sở cho việc tiếp tục xác định thành phần hóa học và đánh giá khả năng bảo quản tôm của các phụ phẩm sau chế biến, đặc biệt là từ vỏ cây Cinnamomum zeylanicum, Cymbopogon nardus, Perilla frutescens và lá Curcuma longa. Qua đó, nghiên cứu góp phần nâng cao giá trị kinh tế và hiệu quả môi trường trong việc tận dụng khối lượng lớn phụ phẩm sau chế biến vốn gần như bị loại bỏ như chất thải gây ô nhiễm tại Việt Nam. Bên cạnh đó, mặc dù đã có nhiều nghiên cứu tập trung xác định các hợp chất hoạt tính sinh học trong tinh dầu thực vật và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa cũng như kháng vi sinh vật của chúng, song các tài liệu về thành phần hóa học của phụ phẩm sau quá trình chiết xuất, cũng như tác dụng sinh học và tiềm năng ứng dụng của các phụ phẩm này chẳng hạn trong bảo quản tôm vẫn còn rất hạn chế. Xuất phát từ khoảng trống nghiên cứu này, điểm nổi bật của nghiên cứu hiện tại là việc lần đầu tiên tiến hành đánh giá một cách toàn diện hiệu quả bảo quản chất lượng của các phụ phẩm sau chiết xuất đối với tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei).

Trong nghiên cứu này, các dịch chiết được thu nhận từ phụ phẩm sau quá trình chưng cất vỏ cây C. zeylanicum, P. frutescens, C. longa và C. nardus. Thành phần hóa học của các dịch chiết được phân tích bằng phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) và sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép khối phổ (HPLC-MS). Tiếp theo, hoạt tính chống oxy hóa của các dịch chiết, bao gồm khả năng bắt giữ gốc tự do DPPH và năng lực khử sắt, cũng như khả năng ức chế enzyme polyphenol oxidase (PPO), được đánh giá nhằm xác định dịch chiết có hiệu quả cao nhất. Sau đó, các dịch chiết được lựa chọn ở ba nồng độ (0,1; 0,25 và 0,5% w/v) được so sánh với phụ gia thương mại SMS (1,25% w/v) về khả năng ức chế sự phát triển của hiện tượng nhiễm sắc tố đen trong quá trình bảo quản lạnh tôm trong 12 giờ, qua đó xác định nồng độ dịch chiết tối ưu cho bảo quản kéo dài. Ở bước tiếp theo, các chỉ tiêu chất lượng khác nhau được đánh giá giữa mẫu tôm xử lý bằn dịch chiết tối ưu và SMS, bao gồm sự biến động pH, mức độ peroxy hóa lipid, tổng số vi sinh vật hiếu khí, hàm lượng nitơ và đặc tính cấu trúc. Nhìn chung, nghiên cứu hướng tới việc phát triển một chất bảo quản tự nhiên, an toàn, có nguồn gốc từ phụ phẩm sau chưng cất, nhằm duy trì chất lượng tôm trong quá trình bảo quản bằng đá hoặc bảo quản lạnh.

…Còn tiếp…

Theo Quy Van Nguyen , Dao Thi Anh Phan

Nguồn: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772753X25003223

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh

Xem thêm: