Luận án Ứng dụng các kỹ thuật lên men, xử lý nhiệt và nano trong chế biến và nâng cao giá trị các chất có hoạt tính sinh học trong tỏi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ 
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ 
Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm 
Mã ngành: 62540101 
NGUYỄN ÁI THẠCH 
ỨNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT LÊN MEN, 
XỬ LÝ NHIỆT VÀ NANO TRONG 
CHẾ BIẾN VÀ NÂNG CAO GIÁ TRỊ CÁC 
CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TRONG 
TỎI 
Cần Thơ, 2020 
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ 
Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Nguyễn Minh Thủy 
Người hướng dẫn phụ: TS. Hà Phương Thư 
Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp 
cơ sở 
Họp tại: ., Trường Đại học Cần Thơ. 
Vào lúc .. giờ .. ngày .. tháng .. năm .. 
Phản biện 1: 
Phản biện 2: 
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 
Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ. 
Thư viện Quốc gia Việt Nam. 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 
1. Nguyễn Ái Thạch, Nguyễn Minh Thủy, Nguyễn Thị Mỹ 
Tuyền và Võ Thị Diệu. 2016. Thay đổi đặc tính lý hóa của củ 
tỏi trong quá trình thuần thục và tồn trữ. Tạp chí Khoa học 
Trường Đại học Cần Thơ. 45b: 16-24. ISSN 1859-2333. 
2. Nguyễn Ái Thạch, Lê Thái Anh Thư và Nguyễn Minh 
Thủy. 2016. Ảnh hưởng của quá trình chần, mật độ 
Lactobacillus platarum và nồng độ muối đến các hoạt chất sinh 
học trong sản phẩm tỏi lên men muối chua. Tạp chí Nông 
nghiệp và phát triển nông thôn. Chuyên đề: Nông nghiệp xanh: 
161-166. ISSN 1859–4581. 
3. Nguyễn Ái Thạch, Nguyễn Minh Thủy. 2017. Ảnh hưởng 
của nhiệt độ lão hóa đến các đặc tính lý hóa của sản phẩm tỏi 
đen. Tạp chí Hóa học. 55(4E23): 130-134. ISSN: 0866-7144. 
4. Nguyễn Ái Thạch, Nguyễn Minh Thủy. 2017. Ảnh hưởng 
của nhiệt độ lão hóa đến hàm lượng các hợp chất sinh học trong 
tỏi đen. Tạp chí Hóa học. 55(4E23): 135-139. ISSN: 0866-
7144. 
5. Nguyen Ai Thach and Nguyen Minh Thuy. 2017. Effect of 
extraction conditions on polyphenols, flavonoids, S-Allyl 
cysteine content and antioxidant activity of black garlic extract. 
Vietnam Journal of Science and Technology, 55(5A), 18-25. 
ISSN: 0866-708X. 
6. Nguyễn Ái Thạch và Nguyễn Minh Thủy. 2018. Ảnh hưởng 
của nhiệt độ và thời gian sấy đến các hợp chất có hoạt tính sinh 
học và khả năng chống oxy hóa của sản phẩm tỏi đen. Tạp chí 
Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, 1(86): 59-63. 
ISSN: 1859-1558. 
7. Nguyen Ai Thach and Nguyen Minh Thuy. 2019. Study of 
synthesis and characteristics of total polyphenols, total 
flavonoids and S-allyl cysteine-loaded alginate nanoparticles 
with various black garlic extracts and alginate ratios. 
International Journal of Engineering Sciences and Reasearch 
Technology, 8(6): 261-272. ISSN: 2277-9655. 
8. Nguyen Ai Thach, Ha Phuong Thu and Nguyen Minh Thuy. 
2019. In-vitro evaluation of cytotoxicity, antimicrobial, and 
enzyme inhibition activity of black garlic and its nanoparticles. 
International Journal of Engineering Sciences and Reasearch 
Technology, 8(10): 59-63. ISSN: 2277-9655. 
1 
Chương 1: GIỚI THIỆU 
1.1 Tính cấp thiết của luận án 
 Ở Việt Nam, tỏi được trồng nhiều tại các vùng Hải 
Dương, Hà Nội, Bắc Giang, Phan Rang, Lý Sơn, Đà Lạt, 
Tỏi Phan Rang có đặc điểm củ nhỏ, vỏ lụa trắng, tinh dầu rất 
thơm. Nhiều nông hộ áp dụng quy trình VIETGAP vào sản 
xuất, cung cấp cho người tiêu dùng sản phẩm tỏi bảo đảm 
chất lượng an toàn. 
 Bảo quản tỏi rất quan trọng để cung cấp sản phẩm cho 
thị trường rau củ tươi và cho quá trình chế biến. Tỏi có thể 
được lưu trữ khoảng 1-2 tháng trong điều kiện tốt ở nhiệt độ 
môi trường xung quanh với RH thấp (< 75%). Tuy nhiên, 
trong những điều kiện này, củ tỏi sẽ dần dần trở nên mềm, 
xốp và nhăn nheo do mất nước. Khảo sát độ thuần thục và 
phương pháp tồn trữ giúp duy trì ổn định nguồn nguyên liệu 
cho quá trình chế biến và mua bán. 
 Việc tiêu thụ tỏi tươi chưa qua chế biến bị hạn chế do 
có mùi hăng, vị cay đặc trưng và có xu hướng gây khó chịu 
cho dạ dày. Trong những năm gần đây, các phương pháp chế 
biến khác nhau như xử lý nhiệt, lão hóa (aging) và lên men 
đã được sử dụng để loại bỏ mùi khó chịu và cải thiện vị của 
tỏi (Bae et al., 2014). Tỏi đen có vị ngọt dịu và độc đáo, cấu 
trúc mềm dẻo như trái cây sấy, không gây mùi vị khó chịu 
như tỏi tươi (Wang et al., 2010). Hơn nữa, quá trình chế biến 
tỏi đen còn liên quan đến sự hình thành các hợp chất 
phenolic, S-allyl-L-cysteine (SAC) và các hợp chất hoà tan 
trong nước có tác dụng chống oxy hoá mạnh (Corzo-
Martinez et al., 2007; Imai et al., 1994). Vì vậy đây là thực 
phẩm lý tưởng trong phòng ngừa và điều trị bệnh tim, 
Alzheimer, viêm khớp và các bệnh mãn tính như bệnh tiểu 
đường, đặc biệt là bệnh ung thư. Ngoài ra, quá trình lên men, 
ngoài việc là một phương pháp để bảo quản nguyên liệu tươi 
trong thời gian ngắn trước khi tiếp tục chế biến, nó có thể 
2 
mang lại một vài thuận lợi (cải thiện mùi, làm giàu các chất 
chuyển hóa mong muốn được tạo ra bởi các vi sinh vật và 
tăng độ an toàn) như đã được báo cáo trong các sản phẩm len 
men thực vật khác (Buckenhuskes et al., 1990). Hiện nay, 
các nghiên cứu chuyên sâu về quy trình chế biến và các biến 
đổi chất lượng sản phẩm tỏi đen và tỏi lên men lactic đã bắt 
đầu được quan tâm tại Việt Nam. Tuy nhiên, các nghiên cứu 
chỉ dừng lại ở việc tạo ra sản phẩm mới (tỏi đen), chưa quan 
tâm nhiều đến hoạt chất sinh học trong sản phẩm. Do đó, 
việc nghiên cứu, thiết lập và kiểm soát các thông số kỹ thuật 
trong chế biến là điều cần thiết và cấp bách nhằm tạo ra sản 
phẩm có giá trị sinh học và khả năng phòng ngừa bệnh cao 
tại Việt Nam. 
 Khả năng hấp thu các dược chất quý trong tỏi vào cơ 
thể đến nay công bố vẫn còn hạn chế, tuy nhiên có thể khẳng 
định rằng khi nano hóa các hoạt chất trên thì khả năng hấp 
thu sẽ tăng lên gấp hàng chục lần (Shaikh et al., 2009). Quy 
trình chế tạo hạt nano tỏi đen khá phức tạp bởi chúng chỉ 
được hình thành khi đáp ứng các tiêu chí về tính chất vật lý 
và hóa học đặc trưng. Hạt nano tỏi đen cũng chưa được chế 
tạo và công bố ở các nghiên cứu trong nước và quốc tế. Vì 
vậy, nghiên cứu chế biến các sản phẩm từ tỏi với hàm lượng 
cao các hoạt chất sinh học, đồng thời cùng với việc trích ly 
hiệu quả các hoạt chất này và ứng dụng công nghệ nano để 
tăng cường hoạt tính của chúng là cấp thiết. 
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 
Nâng cao và cải thiện sinh khả dụng của các chất có 
hoạt tính sinh học trong tỏi thông qua quy trình chế biến sản 
phẩm tỏi (tỏi đen và tỏi len men lactic) và công nghệ nano. 
1.3 Nội dung nghiên cứu 
Nội dung 1: Khảo sát sự thay đổi đặc tính lý học và 
hợp chất có hoạt tính sinh học của củ tỏi (Allium sativum L.) 
trong quá trình thuần thục và tồn trữ. 
3 
Nội dung 2: Nâng cao các chất có hoạt tính sinh học 
trong củ tỏi thông qua quy trình chế biến sản phẩm tỏi đen và 
tỏi lên men lactic. 
Nội dung 3: Ứng dụng công nghệ nano nhằm cải thiện 
sinh khả dụng của các hợp chất sinh học từ sản phẩm tỏi đen. 
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 
Nguyên liệu tỏi tươi cổ mềm, giống địa phương được 
thu hoạch và chọn lựa vào thời điểm mùa vụ năm 2014, 
2015, 2016 và 2017 tại phường Văn Hải, thành phố Phan 
Rang - Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận. 
Sản phẩm tỏi đen và tỏi lên men lactic được chế biến 
và nghiên cứu tại Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa 
Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ. 
Hạt nano tỏi đen được chế tạo bằng cách sử dụng 
polymer alginate mạch ngắn và thử nghiệm hoạt tính kháng 
sinh, gây độc tế bào ung thư, ức chế enzyme -glucosidase 
và AChE, khả năng hạ đường huyết trên chuột nhắt trắng bị 
tiểu đường tại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt 
Nam. 
1.5 Ý nghĩa của luận án 
1.5.1 Ý nghĩa khoa học 
Luận án đã cung cấp nhiều kết quả nghiên cứu về độ 
thuần thục, thời gian thu hoạch và điều kiện bảo quản tỏi 
tươi. Ngoài ra, cơ chế hình thành tỏi đen và tỏi lên men lactic 
trong suốt quá trình chế biến cũng được làm rõ. Các mô hình 
đề xuất và các thiết lập liên quan đến các giá trị tham số 
động học được đánh giá nhằm có các hiểu hiết chính xác về 
sự thay đổi của các hợp chất có hoạt tính sinh học trong sản 
phẩm thực phẩm trong quá trình chế biến. Hạt nano tỏi đen 
được chế tạo và thử nghiệm thành công ở kỹ thuật in-vitro và 
in-vivo góp phần làm đa dạng cơ sở dữ liệu thuốc phục vụ hỗ 
trợ và điều trị bệnh. 
1.5.2 Ý nghĩa thực tế 
4 
Thông qua quy trình chế biến tỏi đen và tỏi lên men 
lactic sẽ làm tăng lượng tiêu thụ tỏi cho người nông dân. 
Nghiên cứu đồng thời quy trình sản xuất hai dạng sản phẩm 
này cũng nhằm tạo ra nguồn thực phẩm mới có giá trị sinh 
học cao và là công việc có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Tỏi 
đen và tỏi lên men lactic trải qua quá trình chế biến có hàm 
lượng các chất có hoạt tính sinh học (S-allyl cysteine, 
polyphenol, flavonoid,) và hoạt động chống oxy hóa cao 
hơn so với tỏi tươi. Đặc biệt, các hợp chất này có khả năng 
ứng dụng cao trong việc bảo vệ sức khỏe và là một liệu pháp 
phòng ngừa bệnh ung thư cho người tiêu thụ chúng. 
Tỏi đen và tỏi lên men lactic cũng góp phần làm đa 
dạng hơn các sản phẩm từ tỏi ngoài thị trường và cung cấp 
nguồn thực phẩm giàu “giá trị dược liệu” trong bữa ăn hàng 
ngày. 
Công nghệ nano được áp dụng đồng thời sẽ tăng giá 
trị sinh học của sản phẩm và mở hướng mới cho việc sử dụng 
các sản phẩm của tỏi Việt Nam ở mức độ cao và hiệu quả 
hơn. Ngoài ra, sự ra đời của hệ nano tỏi đen sẽ là niềm hy 
vọng mới cho các bệnh nhân ung thư, tiểu đường và một số 
loại bệnh khác. 
1.6 Những điểm mới của luận án 
Luận án cung cấp thông tin thời điểm thuần thục và 
điều kiện bảo quản tỏi tươi liên quan đến đặc tính lý học và 
các hợp chất có hoạt tính sinh học trong suốt quá trình tồn 
trữ. 
Xây dựng được quy trình chế biến tỏi đen và tỏi lên 
men lactic nhằm tạo ra sản phẩm tỏi có chất lượng cao vượt 
trội so với tỏi tươi (tăng cường hàm lượng các hoạt chất sinh 
học và khả năng chống oxy hóa trong tỏi đen). 
Xây dựng quy trình trích ly các hợp chất sinh học từ 
tỏi đen và ứng dụng công nghệ nano chế tạo thành công hạt 
nano tỏi đen mang các chất có hoạt tính sinh học với kích 
5 
thước 100 nm, hình dạng gần với hình cầu và độ ổn định 
cao. Hiệu quả thu nhận được từ thử nghiệm hoạt tính của hệ 
nano tỏi đen ở kỹ thuật in-vitro và in-vivo cũng được xác 
định. 
1.7 Kết cấu của luận án 
Luận án gồm 5 chương: Chương 1-Giới thiệu (trang 
1-5); Chương 2-Tổng quan tài liệu (trang 6-30); Chương 3-
Phương tiện và phương pháp (trang 31-47); Chương 4-Kết 
quả và thảo luận (trang 48-135); Chương 5-Kết luận và đề 
nghị (trang 136-137). Trong nội dung chính có 36 bảng và 84 
hình. Trong bài viết sử dụng 282 tài liệu tham khảo (263 tài 
liệu tiếng Anh và 19 tài liệu tiếng Việt). 
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 
2.1 Tổng quát về tỏi 
Tỏi (Allium sativum L.), một trong những loại thực 
vật lâu đời nhất được sử dụng trong y học, đã trở thành một 
phần quan trọng trong của sống của con người qua nhiều thế 
kỷ. Tỏi được sử dụng như gia vị thực phẩm, tăng cường sức 
khỏe cho người lính trong chiến tranh, chữa cảm lạnh, nhiễm 
trùng và điều trị nhiều loại bệnh khác nhau, từ bệnh tim 
mạch đến ung thư và thậm chí cả bệnh dịch hạch (Amagase, 
2006). Thành phần của tỏi rất phức tạp, với hơn 200 hợp chất 
khác nhau góp phần vào hiệu quả có lợi của tỏi. Những tính 
năng quan trọng và độc đáo nhất của tỏi là hàm lượng hợp 
chất lưu huỳnh hữu cơ cao. Tỏi có chứa nhiều lưu huỳnh hơn 
(ít nhất gấp 4 lần) so với nhiều loại rau chứa lưu huỳnh cao 
khác: hành tây, bông cải xanh và súp lơ. Tỏi cũng chứa nhiều 
carbohydrate chứa fructose, protein, xơ, saponin, phospho, 
kali, kẽm, lượng selen vừa phải và vitamin C, steroid 
glycoside, lectin, prostaglandin, tinh dầu, adenosine, 
vitamins B1, B2, B6, và E, biotin, acid nicotinic, acid béo, 
glycolipid, phospholipid, anthocyanin, flavonoid, phenol, và 
6 
acid amin thiết yếu (Borek, 2001; Imai et al., 1994; Amagase 
et al., 2001; Ide et al., 1999; Borek, 2006; Rahman, 2003). 
2.2 Các nghiên cứu liên quan đến điều kiện thu hoạch và 
tồn trữ củ tỏi sau thu hoạch 
Tại Thổ Nhĩ Kỳ, tỏi có thể được bảo quản tại 0-5oC, 
60-70% RH trong ít nhất 3-4 tuần trong kho. Đến năm 2012, 
chưa có phương pháp xử lý nào được thực hiện ở trước và 
sau thu hoạch tỏi bảo quản tại Thổ Nhĩ Kỳ. Bảo quản tỏi 
trong điều kiện kiểm soát khí quyển và điều chỉnh khí quyển 
được sử dụng phổ biến với phương pháp chiếu xạ, hóa chất 
và gia nhiệt khác nhau ở nước ngoài (Selen and Nilgün, 
2012). 
Geraldine et al. (2008) đánh giá tính chất vật lý của 
agar-agar (1%) dựa trên lớp màng phủ kết hợp với 0,2% 
chitosan và 0,2% acid acetic, cũng như ảnh hưởng của chúng 
đến lớp màng phủ của tỏi chế biến. Tổn thất ẩm trung bình 
của tỏi phủ màng thấp hơn 3 lần so với mẫu đối chứng 
(không phủ màng). Có sự gia tăng đáng kể sự khác biệt về 
màu sắc (DE*) của mẫu đối chứng so với cách xử lý khác. 
Tỏi bao màng có cường độ hô hấp (30 mg CO2/kg.giờ) giảm 
một nửa so với tỏi đối chứng. 
Hiện nay, ở Việt Nam, củ tỏi sau khi thu hoạch từ 
ruộng tỏi sẽ được nông dân xử lý, phơi nắng nhiều ngày và 
lưu kho. Quy trình đơn giản này sẽ làm tỏi dễ bị thối hỏng, 
mất nước và dẫn đến giảm giá trị kinh tế. Ngoài ra, các 
nghiên cứu sau thu hoạch củ tỏi vẫn chưa được công bố 
nhiều ở nước ta. 
2.3 Các nghiên cứu nâng cao hoạt chất sinh học trong tỏi 
liên quan đến chế biến tỏi đen và tỏi lên men lactic 
Ở Việt Nam trước đó, tỏi đen chỉ được nghiên cứu tại 
Học viện Quân y ở quy mô cấp Nhà nước mã số 
KC10.TN05/11-15. Theo chủ nhiệm đề tài “Nghiên cứu lên 
men tỏi đen từ tỏi Lý Sơn và đánh giá tác động sinh học của 
7 
sản phẩm tạo ra” cho biết quá trình lên men, các hoạt tính 
sinh học của tỏi Lý Sơn tăng đáng kể, trong đó hàm lượng 
đường tổng tăng khoảng 13 lần, fructose tăng khoảng 52 lần 
và SAC tăng gấp 6 lần. 
Tỏi đen được chế biến từ tỏi tươi thu hoạch ở xã 
Quảng Hòa, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình để ủ và 
lên men tỏi đen sau 35-55 ngày.Nồi ủ sử dụng có phần nắp 
trong là viền cao su giữ kín nhiệt, lỗ thông hơi gắn với một 
nhiệt kế 100oC để theo dõi nhiệt độ trong nồi (Nguyễn Đức 
Vượng và ctv., 2015). Ngoài ra, Nguyễn Đức Vượng và ctv. 
(2017) cũng đã sử dụng quy trình lên men tự nhiên bằng 
nhiệt để chuyển tỏi trắng thành tỏi đen. Tiến hành lên men 
trong điều kiện 70oC và thời gian lên men từ 35-45 ngày. 
Hàm lượng S-allyl cysteine (SAC) tăng lên cũng là 
một thay đổi quan trọng trong tiến trình chế biến tỏi đen. Tỏi 
tươi chứa 20-30 g/g SAC (Kodera et al., 2002) và lượng 
SAC trong tỏi đen cao gấp 5-6 lần so với tỏi tươi (Bae et al., 
2012; Wang et al., 2010). SAC được hình thành bởi quá trình 
thủy phân của -glutamyl-S-allyl cysteine (GSAC) bởi -
glutamyl transpeptidase (-GTP, EC 2.3.2.2) (Kodera et al., 
2002). SAC là một trong những hợp chất amino acid chứa 
lưu huỳnh chính và là chất có nhiều lợi ích nhất của tỏi, như 
chống oxy hóa, chống ung thư, chống các bệnh lý về gan và 
thần kinh (Kodera et al., 2002). 
 Tỏi muối chua từ năm công ty ở Tây Ban Nha được 
phân tích về các đặc tính hóa lý, thành phần gần đúng, acid 
a ...  hơn các mẫu tỏi đã qua xử lý nhiệt ở nhiệt độ 
cao. Hàm lượng SAC của mẫu tỏi lão hóa ở nhiệt độ 60oC 
trong 45 ngày là 135,5 mg/kg, trong khi đó lượng SAC trong 
các mẫu tỏi lão hóa 90oC là 90,8 mg/kg. 
Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sấy đến chất lượng 
sản phẩm tỏi đen 
Bảng 4.1 Giá trị tối ưu của các hợp chất có hoạt tính sinh học 
Hàm lượng các hợp chất 
có hoạt tính sinh học và 
khả năng loại bỏ DPPH 
Nhân tố Giá trị đạt 
được/Thông số 
tối ưu 
 18,97 
Nhiệt độ (oC) 65,38 Hàm lượng TPC (mgGAE/g) Thời gian (giờ) 10,38 
 8,67 
Nhiệt độ (oC) 57,61 Hàm lượng TFC (mgQE/g) Thời gian (giờ) 11,11 
 85,06 
Nhiệt độ (oC) 55,51 Khả năng loại bỏ gốc tự do DPPH (%) Thời gian (giờ) 13,14 
28 
Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour cũng đồng thời thể 
hiện nhiệt độ và thời gian sấy cần thiết để thu nhận được sản 
phẩm tỏi đen chứa các hoạt chất sinh học đạt hàm lượng tối 
ưu. Các điểm giá trị này cũng được thể hiện ở Bảng 4.1. 
4.2.2 Nâng cao các chất có hoạt tính sinh học trong tỏi 
thông qua quy trình chế biến sản phẩm tỏi lên men lactic 
Ảnh hưởng của phương pháp chần nguyên liệu tỏi đến 
hoạt chất sinh học và hoạt tính chống oxy hóa trong tỏi 
a Polyphenol tổng số 
Kết quả khảo sát cho thấy hàm lượng polyphenol tổng 
số (TPC) có khuynh hướng giảm dưới tác dụng của nhiệt độ 
chần. Khi chần tỏi ở các nhiệt độ khác nhau (70, 80 và 90oC) 
thì hàm lượng polyphenol khác biệt có ý nghĩa thống kê 
P<0,05. Cụ thể, hàm lượng polyphenol cao nhất được xác 
định trong mẫu tỏi nguyên liệu 4,47 mgGAE/g d.w, hàm 
lượng polyphenol giảm khi chần ở 70oC là 3,70 mgGAE/g 
d.w; ở 80oC là 3,93 mgGAE/g d.w và ở nhiệt độ 90oC là 3,16 
mgGAE/g d.w. 
b Flavonoid tổng số 
Quá trình xử lý nhiệt bằng phương pháp chần có thể 
gây thiệt hại các hợp chất flavonoid. Kết quả thu được cho 
thấy có sự tổn thất nhỏ hàm lượng flavonoid khi chần tỏi ở 
80oC trong 90 giây. Hàm lượng flavonoid tổng số trong tỏi 
chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ và thời gian chần. Hàm lượng 
flavonoid của mẫu nguyên liệu không qua quá trình chần là 
1,67±0,05 mgQE/g d.w và giảm ở các mẫu chần ở nhiệt độ 
70, 80 và 90oC. Khi nhiệt độ chần tăng từ 70 đến 80oC thì 
hàm lượng flavonoid cũng tăng lần lượt từ 1,21 mgQE/g d.w 
và 1,31 mg QE/g d.w. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng quá cao 
thì hàm lượng flavonoid lại giảm, ở 90oC là 1,04 mgQE/g 
d.w. Điều này cho thấy hàm lượng flavonoid của tỏi phụ 
thuộc vào nhiệt độ chần (Litaiem et al., 2013). 
29 
Ảnh hưởng của nồng độ NaCl và mật số vi khuẩn 
Lactobacillus plantarum bổ sung vào dịch lên men đến 
hoạt chất sinh học và hoạt tính chống oxy hóa trong tỏi lên 
men 
a Polyphenol tổng số 
Khi tăng mật số vi khuẩn (từ 105 đến 107 CFU/mL) và 
nồng độ NaCl (từ 0,5 đến 2%), hàm lượng polyphenol thay 
đổi theo mô hình đường cong. Kết quả d ṭ ḿ từ đồ thị được 
giá trị TPC cao nhất đạt 17,70 mgGAE/g d.w ứng với mật số 
vi khuẩn 106 CFU/mL, nồng độ muối 1% (sau 6 ngày lên 
men). Hàm lượng polyphenol tăng lên sau quá trình lên men 
có thể được giải thích là do giải phóng các hợp chất phenol 
đơn giản bởi acid và enzyme thủy phân. 
b Flavonoid tổng số 
Khi tăng mật số vi khuẩn (từ 105 đến 107 CFU/mL) và 
nồng độ NaCl (từ 0,5 đến 2%) thì hàm lượng flavonoid thay 
đổi theo mô hình đường cong. Kết quả dò tìm từ đồ thị tìm 
được giá trị TFC cao nhất đạt 6,1 mg QE/g d.w ứng với mật 
số vi khuẩn 106 CFU/mL, nồng độ muối 1% (sau 6 ngày lên 
men). Enzyme glucosidase, amylase, cellulase, tannase, 
esterase, invertase và các enzyme khác có nguồn gốc từ vi 
khuẩn trong quá tŕnh lên men lactic có thể thủy phân các hợp 
chất glucoside. Các enzyme này đóng vai trò trong việc phá 
hủy thành tế bào thực vật và do đó làm tăng hàm lượng 
flavonoid. 
4.3 Ứng dụng công nghệ nano nhằm cải thiện sinh khả 
dụng của các hợp chất sinh học từ các sản phẩm tỏi chế 
biến 
4.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly các chất 
có hoạt tính sinh học trong tỏi đen 
Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu tỏi đen/dung môi và loại 
dung môi đến các chất có hoạt tính sinh học và hoạt tính 
chống oxy hóa của tỏi đen 
30 
Hàm lượng polyphenol của các dịch trích thu được theo 
tỷ lệ nguyên liệu tỏi đen/dung môi và loại dung môi trích ly 
khác nhau cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa (p<0,05). Hàm 
lượng polyphenol cao nhất (7,94 mg GAE/g) thu được với 
dung môi ethanol 50%, tiếp theo là ethanol 100% và thấp 
nhất là nước (4,97 mg GAE/g) ở tỷ lệ trích ly 1/10. Hàm 
lượng polyphenol thu được trong dung dịch ethanol cao hơn 
so với nước. Điều này có thể do sự hiện diện của các tạp chất 
(acid hữu cơ, glucid, protein hòa tan). Tạp chất làm ảnh 
hưởng đến việc xác định các hợp chất phenol. 
a. 
b. 
Hình 4.1 Sắc ký đồ của dung dịch SAC chuẩn (a) và SAC 
trong tỏi đen (b) 
31 
Hàm lượng SAC được phân tích bằng phương pháp 
HPLC (Hình 4.1). SAC là một hợp chất có hoạt tính sinh học 
tan trong nước được hình thành trong quá trình thủy phân γ-
glutamyl-S-allylcysteine do γ-glutamyl transpeptidase. Kết 
quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng SAC thu được trong 
dịch trích nước (76,0 mg/kg) cao hơn đáng kể so với so với 
dung dịch ethanol (50% và 100%) (62,6 mg/kg và 20,3 
mg/kg, tương ứng) ở tỷ lệ trích 1/10. Dung môi ethanol 
không thích hợp để trích ly SAC. Tỷ lệ trích 1/5 cho thấy 
hàm lượng SAC thu được là thấp nhất; tỷ lệ trích 1/10 và 
1/15 cho thấy không có sự khác biệt ý nghĩa (p>0,05) ở cả 3 
loại dung môi. 
4.3.2 Đặc trưng và tính chất của hệ nano tỏi đen 
Hình thái và kích thước 
Các ảnh FE-SEM cho thấy hạt nano tỏi đen được chế 
tạo ở các tỷ lệ khác nhau đều có hình dạng gần với hình cầu, 
kích thước nằm trong khoảng 60-80 nm và ít kết tụ (Hình 
4.2). Riêng Hình 4.2a thể hiện hình thái của tỏi đen khi chưa 
được nano hóa, các hợp chất tạo thành khối không có hình 
dạng xác định và kích thước khá lớn. Kết quả cho thấy sự 
phân bố kích thước của hệ nano tỏi đen cho thấy kích thước 
hạt trung bình là 109-178 nm, tất cả đều phân tán tốt (100%). 
Đường kính đo được trong DLS là đường kính thủy động lực 
học nên kết quả là kích thước lớn hơn hạt được đo bằng kính 
hiển vi điện tử quét. Kích thước hạt nhỏ (< 200 nm) có thể 
đảm bảo làm tăng tính thấm qua thành mạch, mức độ thấp 
hơn sự hấp thu của hệ thống lưới nội mô và nâng cao tỷ lệ sử 
dụng vật liệu bọc (Lu et al., 2014). Do đó, phạm vi kích 
thước của hệ nano tỏi đen được chuẩn bị trong nghiên cứu 
này là hoàn toàn phù hợp trong thử nghiệm in vivo. 
32 
(a) (b) (c) 
(d) (e) (f) 
Hình 4.2 Ảnh FE-SEM của hệ dịch tỏi đen (a) và hệ nano tỏi 
đen tỷ lệ dịch trích/dung dịch alginate là 1/1 (b), 2/1 (c), 
3/1 (d), 1/2 (e), 1/3 (f). 
Sự phân bố hạt và điện thế zeta 
Khi dấu điện tích của các hạt giống nhau có thể đẩy 
nhau, với alginate có kích thước đủ nhỏ và tỷ trọng thấp 
trong hệ treo, điện thế zeta cao sẽ làm ổn định bởi vì sự phân 
tán sẽ chống lại sự kết tụ (Sou, 2011). Sự phân bố điện thế 
zeta của hệ nano tỏi đen (Hình 4.3) được chế tạo ở các tỷ lệ 
cho thấy giá trị điện thế zeta trong khoảng 11,0-22,5 mV. Từ 
những kết quả này có thể suy luận rằng hệ treo hạt nano tỏi 
đen mang điện tích âm với kích thước hạt nhỏ và điện thế 
zeta khá cao là một sự phân tán tương đối ổn định. 
Phổ FT-IR 
Việc xác định các hợp chất bằng cách sử dụng phổ 
hồng ngoại dựa trên sự tồn tại tần số đặc trưng của nhóm 
chức, chúng có cùng một giá trị gần như nhau bất kể hợp 
chất có nhóm chức năng nào khác xuất hiện trong đó. Sự 
khác biệt về quang phổ hồng ngoại của chúng chủ yếu do 
khác biệt về cường độ hấp thụ. Phổ FT-IR (Hình 4.4) của hệ 
nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ lệ dịch trích/dung dịch 
alginate là 1/1, 2/1, 3/1, 1/2 và 1/3 không có sự khác biệt ý 
33 
nghĩa và cũng không có sự hình thành các đỉnh lạ. Điều này 
minh chứng cho việc không có liên kết hóa học mới nào 
được hình thành, khẳng định hơn nữa rằng các hợp chất và 
vật liệu alginate được kết hợp thông qua các tương tác vật lý 
chứ không phải là các phản ứng hóa học. 
Hình 4.3 Điện thế zeta của hệ nano tỏi đen được chế tạo ở tỷ 
lệ dịch trích/dung dịch alginate là 2/1 
40
1.
14
57
8.
10
70
8.
98
76
3.
38
85
9.
38
93
1.
66
10
23
.0
9
10
80
.1
2
11
55
.0
0
14
19
.3
3
16
36
.8
0
29
27
.8
3
34
17
.7
4
bot toi
 45
 50
 55
 60
 65
 70
 75
 80
 85
 90
 95
 100
 105
%
Tr
an
sm
itta
nc
e
 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 
Wav enumbers (cm-1)
Số sóng (cm-1) 
Độ
 dẫ
n t
ru
yề
n (
%
) 
Hình 4.4 Phổ FT-IR của hệ nano tỏi đen 
4.4 Hoạt tính trong thử nghiệm in-vitro và in-vivo về khả 
năng hấp thu và tác dụng của các hoạt chất sinh học của 
hệ nano tỏi đen 
4.4.1 Thử nghiệm in-vitro 
Tác dụng gây độc tế bào 
Trị liệu sử dụng dạng hạt nano là một phương pháp 
đang nổi lên trong điều trị ung thư và các rối loạn viêm 
34 
nhiễm khác. Viện ung thư quốc gia Mỹ (The National Cancer 
Institute) đã công nhận công nghệ nano là một lĩnh vực đang 
có tiềm năng trong cuộc cách mạng y học hiện đại nhằm phát 
hiện, điều trị và phòng ngừa ung thư (Nair et al., 2010). Kết 
quả cho thấy cả hai hệ nano tỏi đen và tỏi đen đều dương tính 
với các dòng tế bào ung thư thử nghiệm, ngoại trừ tế bào ung 
thư vú. Điều này cho thấy tác dụng tích cực của hệ nano tỏi 
đen và tỏi đen trong điều trị bệnh ung thư ở kỹ thuật in-vitro. 
Hoạt tính kháng sinh 
Mẫu tỏi đen không thể hiện hoạt tính đối với các dòng 
vi khuẩn Staphylococcus aureus, Enterococus faecium, E. 
Coli và nấm Candida albicans ở nồng độ 256 g/mL. 
Trong khi đó, hệ nano tỏi đen đều thể hiện hoạt tính trên tất 
cả 7 dòng vi sinh vật thử nghiệm. Ở nồng độ 256 g/mL, hệ 
nano tỏi đen đã cho hoạt tính với Staphylococcus aureus và 
Enterococus faecium. Tiếp theo ở nồng độ 64 g/mL và 16 
g/mL đã thể hiện hoạt tính lần lượt với Lactobacillus 
fermentum, Pseudomonas aeruginosa và Bacillus subtilis, E. 
Coli, Candida albicans, tương ứng. 
Hoạt tính ức chế enzyme gây bệnh tiểu đường ( -
glucosidase) và bệnh Alzheimer (acetylcholinesterase) 
a Enzyme -glucosidase 
Khả năng ức chế enzyme -glucosidase ở cả hai 
phương pháp thử (1) và (2). Đối với phương pháp (1), hệ 
nano tỏi đen ức chế 33,2% cao hơn so với tỏi đen 13,4%. 
Bên cạnh đó, ở phương pháp (2), tỏi đen không ức chế được 
enzyme -glucosidase ở nồng độ 256 g/mL. Song song 
đó, hệ nano tỏi đen đã ức chế được nó ở nồng độ ≥ 64 
g/mL. 
b Enzyme acetylcholinesterase 
Cả hai hệ nano tỏi đen và tỏi đen đều không có khả 
năng ức chế AChE ở nồng độ 128 g/mL. 
35 
4.4.2 Thử nghiệm in-vivo 
Ảnh hưởng của bột hệ nano tỏi đen và tỏi đen trên glucose 
huyết và sự tăng trọng của chuột 
Kết quả thử nghiệm cho thấy không có sự khác biệt ý 
nghĩa về đường huyết và trọng lượng chuột sau thời gian 1 
tuần giữa chuột được sử dụng bột hệ nano tỏi đen/tỏi đen và 
chuột đối chứng (uống nước cất). Ngoài ra, quan sát bằng 
mắt thường cho thấy các con chuột thí nghiệm vẫn bình 
thường, không có các biểu hiện xấu như rụng lông nhiều, 
lông bị vón cục, di chuyển chậm hay chết. Điều này cho thấy 
tác nhân điều trị là bột hệ nano tỏi đen/tỏi đen không có ảnh 
hưởng xấu (gây độc tính cấp) đến đường huyết và sức khỏe 
của chuột ở liều sử dụng 250 mg/kg trọng lượng chuột trong 
7 ngày. 
Khả năng hạ đường huyết của bột hệ nano tỏi đen và tỏi 
đen ở chuột bị tiểu đường 
Sau khi tiêm alloxan monohydrate 135 mg/kg trọng 
lượng chuột khoảng 1 tuần, đường huyết của nhóm chuột thử 
nghiệm điều trị tăng lên đáng kể (từ 124-131 đến 421-445 
mg/dL) so với nhóm chuột đối chứng (uống nước cất) (130 
mg/dL). 
Kết thúc quá trình sau 21 ngày điều trị, nhóm chuột 
không uống thuốc (đối chứng) vẫn giữ được đường huyết ổn 
định từ 130-137 mg/dL, sức khỏe vẫn duy trì tốt. Nhóm 
chuột sử dụng thuốc điều trị Gliclazide cho thấy hiệu quả 
làm giảm đường huyết là tốt nhất từ 445 mg/dL xuống còn 
167 mg/dL. Theo sau đó là nhóm chuột uống bột nano tỏi 
đen (từ 421 mg/dL xuống còn 195 mg/dL) và bột tỏi đen (từ 
436 mg/dL xuống còn 332 mg/dL). Mặt khác, nhóm chuột 
bệnh (không điều trị) có dấu hiệu di chuyển chậm, không 
linh hoạt, bỏ ăn, chạy sảng, chết không đồng loạt ở giai đoạn 
đầu và chết hoàn toàn sau 7 ngày. 
36 
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 
5.1 Kết luận 
 Thời gian thu hoạch tỏi phù hợp trong khoảng 130 đến 
135 ngày sau khi gieo. Củ tỏi được bảo quản trong bao bì vải 
lưới ở nhiệt độ 0oC có khả năng duy trì tốt chất lượng khoảng 
6 tháng. 
Trong chế biến tỏi đen, tỏi được lạnh đông -18oC trong 
36 giờ có khả năng thúc đẩy làm tăng các hợp chất sinh học 
trong tỏi. Nhiệt độ 70oC tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình 
chế biến tỏi đen, cụ thể hàm lượng polyphenol tăng 6,5 lần 
so với tỏi tươi. Hàm lượng SAC tăng lên ở mức độ cao hơn ở 
nhiệt độ lão hóa tương đối thấp. Sản phẩm tỏi đen có khả 
năng tồn trữ tốt ở nhiệt độ mát (khoảng 5oC) trong bao bì 
nhôm. 
 Đối với sản phẩm tỏi lên men, tép tỏi được chần ở nhiệt 
độ 80oC trong 90 giây thể hiện sự ít tổn thất các hợp chất trên. 
Trong quá trình lên men acid lactic, hàm lượng polyphenol và 
flavonoid tổng số, hoạt tính chống oxy hóa của tỏi tăng lên 
đáng kể. Trong khi đó, hàm lượng thiosulfinate giảm dần sau 
6 ngày lên men trong dung dịch có nồng độ muối NaCl 1% và 
mật độ vi khuẩn Lactobacillus plantarum 106 CFU/mL. Sản 
phẩm tỏi lên men lactic vẫn duy trì được các hợp chất sinh 
học (polyphenol, flavonoid và thiosulfinate) và khả năng 
chống oxy hóa khi được bảo quản ở điều kiện nhiệt độ 4-6oC 
trong dung dịch lên men thanh trùng trong thời gian 2 tháng. 
Hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học thu được cao 
theo tỷ lệ trích ly nguyên liệu/dung môi là 1/10 trong dung 
môi ethanol 50%. Bên cạnh đó, khả năng trích ly các hợp 
chất sinh học cao nhất ở nhiệt độ 60oC trong khoảng 90 phút. 
Hệ nano tỏi đen được chế tạo bởi alginate có kích cỡ hạt 
trong khoảng 60-80 nm và phân bố trong nước với kích 
thước 109-178 nm. Các hạt nano tỏi đen phân tán khá ổn 
định với điện thế zeta -11-22,5 mV. Thông qua phổ FT-IR 
37 
cũng cho thấy không có sự hình thành các hợp chất mới 
trong quá trình chế tạo hạt nano. 
Hệ nano tỏi đen đều dương tính và có hoạt tính vượt 
trội so với tỏi đen trên tế bào ung thư biểu mô biểu bì miệng, 
tế bào ung thư gan, tế bào ung thư phổi, tế bào ung thư biểu 
mô thận khỉ, tế bào ung thư da và âm tính với tế bào ung thư 
vú. Chúng đều thể hiện hoạt tính trên tất cả 7 dòng vi sinh 
vật thử nghiệm. Hệ nano tỏi đen có thể ức chế enzyme -
glucosidase gây bệnh tiểu đường nhưng không có tác dụng 
đối với AChE gây bệnh Alzheimer. Thêm vào đó, hệ nano 
tỏi đen có khả năng hạ đường huyết ở chuột bệnh tiểu đường 
từ 421 xuống còn 195 mg/dL sau 21 ngày điều trị. 
5.2 Đề nghị 
Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm trong quá trình chế 
biến tỏi đen hoặc thay đổi nhiệt độ trong chế biến tỏi đen 
theo gradient. 
Chế tạo hạt nano tỏi đen bằng các phức hợp polymer 
nhân tạo và thử nghiệm ở kỹ thuật in-situ và ex-vivo về hoạt 
tính của hệ nano tỏi đen.