Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình thu hoạch và chế biến đến hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L. Benn)

1.1 Đặt vấn đề Việt Nam là một trong những quốc gia có nguồn tài nguyên động thực vật phong phú và đa dạng. Theo Viện Dược liệu, hiện nay Việt Nam đã xác định được 3.948 loài cây thuốc và phần lớn được sử dụng theo kinh nghiệm dân gian (Nguyễn Thượng Dong, 2006). Trong đó, cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L. Benn) phát triển tốt trong điều kiện khí hậu Việt Nam. Ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, cây thuốc dòi được người dân trồng xen canh trong các vườn cây ăn trái và được bày bán tại các chợ truyền thống trong khu vực với giá thành rẻ. Thường cây thuốc dòi tươi được sử dụng như một loại rau ăn sống hoặc nấu canh, hay xay làm nước uống hoặc nấu thành nước mát cùng với các nguyên liệu khác như lá dứa, mía lau, rễ tranh, râu bắp, mã đề. Theo Đông y, cây thuốc dòi có vị ngọt, đắng nhạt, tính mát; có tác dụng trị khát, tiêu đờm, lợi tiểu, tiêu viêm, rút mủ. Cây có thể sử dụng ở dạng tươi hay phơi hoặc sấy khô dùng để sắc hay nấu thành cao chữa bệnh ho lâu năm, ho lao, và viêm họng với cách sử dụng riêng hoặc phối hợp với các vị thuốc khác. Có nơi cây thuốc dòi còn được sử dụng làm thuốc mát và thông tiểu, thông sữa, lá được giã nát dùng chữa sâu răng (Đỗ Tất Lợi, 2004; Võ Văn Chi, 2012). Ngoài ra, nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố cho thấy cây thuốc dòi có chứa nhiều hợp chất sinh học quý như phyllanthin, methyl stearate, isovitexin, vitexin, quercetin, alkaloids, glycosides, polyphenol, tannin, flavonoids, carotenoids, acid ascorbic, acid pectic, gum và khoáng. Dịch trích ly từ cây thuốc dòi có khả năng loại trừ các gốc tự do, chống oxy hóa, kháng khuẩn và kháng nấm (Ghani, 2003; Lê Thanh Thủy, 2007; Li et al., 2011; Saha and Paul, 2012a và 2012b; Paul and Saha, 2012; Saha et al., 2012). Người dân ở các nước châu Á cũng sử dụng cây thuốc dòi để chữa rất nhiều bệnh như đái tháo đường (Mondal et al., 2013); bệnh ung thư (Sandhya et al., 2013); các bệnh tổn thương về mắt (Purkayastha et al., 2007); trị bệnh ngứa, bệnh kiết lỵ và bệnh tiêu chảy ở trẻ nhỏ (Bhattacharjya and Borah, 2008); bệnh đau dạ dày, phòng ngừa phóng xạ và khẳng định giá trị chữa bệnh là hợp chất polyphenol có trong lá (Li, 2006). Ngày nay trong y học, cây thuốc dòi còn được kết hợp với những vị thuốc khác có khả năng chống lại tế bào ung thư; chống lại bệnh lao; tác dụng bổ phổi (Lê Thanh Thủy, 2007). Với những đặc tính tốt về dược lý, cây thuốc dòi có thể được xem là nguồn nguyên liệu cần thiết và quan trọng cho nghiên cứu để tạo ra các sản phẩm tiện ích cho người tiêu dùng với các tính năng có ích cho sức khỏe. Tuy nhiên, cây thuốc dòi tươi sau thu hoạch khó bảo quản trong thời gian dài, sấy là quá trình sử dụng nhiệt làm tác nhân tách ẩm ra khỏi nguyên liệu, làm giảm khối lượng và thể tích, kéo dài được thời gian bảo quản, tăng tính ổn định của nguyên liệu (Lê Văn Việt Mẫn và ctv., 2009). C ô đặc là một trong những giải pháp công nghệ làm bay hơi nước trong dung dịch, tạo cho sản phẩm có nồng độ chất khô cao và giúp quá trình bảo quản tốt hơn (Nindo et al., 2007; Belibagli and Dalgic, 2007). Đồng thời sử dụng công nghệ cô đặc còn giảm được thể tích vật liệu, tăng hiệu quả kinh tế trong đóng gói, vận chuyển và phân phối sản phẩm. Kỹ thuật cô đặc được ứng dụng nhiều trong nghiên cứu chiết tách và cô đặc các hoạt chất sinh học từ các thực vật có tác dụng trị bệnh. Sấy phun cũng là một kỹ thuật làm bay hơi nước trong dung dịch nhưng triệt để hơn cô đặc để tạo ra sản phẩm bột khô chứa các chất tan với hàm ẩm thấp dưới 7% (Couto et al., 2012). Các kỹ thuật này rất cần thiết cho việc nghiên cứu sơ chế, bảo quản và chế biến các sản phẩm chức năng từ dịch trích ly của nhiều loài thực vật thuốc khác nhau được trồng ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Các nghiên cứu trong và ngoài nước (Ghani, 2003; Li, 2006; Lê Thanh Thủy, 2007; Purkayastha et al., 2007; Bhattacharjya and Borah, 2008; Li et al., 2011; Saha and Paul, 2012a và 2012b; Paul and Saha, 2012; Saha et al., 2012; Mondal et al., 2013; Sandhya et al., 2013) đã thực hiện trên cây thuốc dòi chủ yếu là xác định cấu trúc các thành phần hóa học, thử nghiệm các hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng nấm của dịch trích ly, cũng như thu thập các chứng cứ điều trị bệnh của loài thực vật này trong dân gian. Nghiên cứu trồng và thu hoạch cây thuốc dòi, xác định hàm lượng các hoạt chất sinh học và giá trị sử dụng, chế biến từ cây thuốc dòi thành các sản phẩm thực phẩm tiện dụng hiện còn rất hạn chế hoặc chưa được thực hiện. Vì vậy, nghiên cứu xác định thời điểm thu hoạch, biện pháp làm khô, trích ly để thu nhận tối đa các hợp chất có hoạt tính sinh học từ cây thuốc dòi; ứng dụng công nghệ cô đặc chân không và sấy phun để chế biến ra hai sản phẩm (cao lỏng và bột hòa tan) là việc làm cần thiết, nhằm giới thiệu cho người tiêu dùng sản phẩm mới có giá trị gia tăng từ cây thuốc dòi, có thể sử dụng như một loại nước uống vừa có tác dụng bồi bổ cơ thể, vừa có khả năng phòng ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN DUY TÂN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA

QUÁ TRÌNH THU HOẠCH VÀ CHẾ BIẾN

ĐẾN HÀM LƯỢNG CÁC CHẤT CÓ HOẠT

TÍNH SINH HỌC TRONG CÂY THUỐC DÒI

(Pouzolzia zeylanica L Benn)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÃ NGÀNH: 9540101

2018

TÓM TẮT

Cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L Benn) là một trong những loài thực

vật thuốc, được người dân ở các nước châu Á sử dụng để chữa trị rất nhiều bệnh khác nhau theo phương pháp truyền thống Ở Việt Nam, cây thuốc dòi được trồng phổ biến ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, được sử dụng ở dạng cây tươi hay khô, sắc thành nước uống để chữa trị bệnh ho lâu năm, ho lao và viêm họng Ngày nay trong y học, cây thuốc dòi được kết hợp với những vị thuốc khác có khả năng chống lại tế bào ung thư, bệnh lao và tác dụng bổ phổi Nhiều nghiên cứu đã công bố cho thấy dịch trích từ cây thuốc dòi chứa nhiều hợp chất sinh học với những đặc tính kháng khuẩn, kháng nấm và chống oxy hóa

Tuy nhiên, cho đến nay loài thực vật này vẫn chưa được nghiên cứu đầy

đủ về khả năng trồng và thu hoạch; sơ chế và bảo quản nguyên liệu; cũng như chế biến thành các sản phẩm thực phẩm tiện dụng có khả năng hỗ trợ trong việc phòng và điều trị bệnh, bồi bổ cơ thể Vì thế, nội dung nghiên cứu chính của luận án là nhằm giải đáp được những vấn đề nêu trên Trong nghiên cứu, sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) trong phần mềm STATGRAPHIC để thiết kế thí nghiệm và tối ưu hóa các thông số của tiến trình

Trong giai đoạn đầu của nghiên cứu, ảnh hưởng của quá trình thu hoạch và

xử lý sau thu hoạch đến khả năng duy trì các hợp chất sinh học trong cây thuốc dòi được nghiên cứu Trong đó, mùa vụ trồng (mùa nắng và mùa mưa) và thời gian thu hoạch (30, 45, 60, 75 và 90 ngày tuổi sau khi trồng); nhiệt độ sấy (60,

70, 80, 90 và 100oC) và phơi nắng; điều kiện bảo quản nguyên liệu trong bao bì

PE ghép mí (dạng bột nghiền và cắt khúc với hàm ẩm khác nhau) được quan tâm Kết quả nghiên cứu cho thấy cây thuốc dòi được trồng và phát triển rất tốt với thời gian thu hoạch tối ưu từ 4÷8 tuần tuổi sau khi trồng, cây thuốc dòi được trồng từ tháng 1÷4/2015 (vào mùa nắng) chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học hơn so với cây trồng từ tháng 7÷10/2015 (vào mùa mưa) Chế độ sơ chế thích hợp là cây thuốc dòi được rửa sạch và làm khô bằng cách phơi nắng/sấy khô ở 60oC tới độ ẩm nhỏ hơn 12%, sau đó cắt khúc 3÷5 cm cho vào bao bì PE (2 lớp) Chúng có thể được bảo quản tốt trong 12 tháng ở nhiệt độ phòng

Trong giai đoạn nghiên cứu thứ hai, ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình chế biến sản phẩm cao lỏng và bột hòa tan từ cây thuốc dòi được thực hiện, bao

gồm (i) thiết kế các bố trí thí nghiệm cho quy trình sản xuất cao lỏng theo dạng

phức hợp điểm tâm (CCD) sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) với các nhân tố được khảo sát như nhiệt độ và thời gian trích ly (70÷90oC và 20÷40 phút, tương ứng); tỷ lệ nước/thuốc dòi khô (20/1÷30/1 v/w); acid citric (0,2÷0,4%),

đường sucrose (15÷25oBrix) và carboxymethyl cellulose (0,2÷0,4%) và cô đặc (độ chân không 550÷650 mmHg trong thời gian 30÷40 phút) Các thông số tối ưu đạt được cho quá trình trích ly thuốc dòi khô là nhiệt độ 81oC trong 30 phút với

tỷ lệ nước/nguyên liệu là 27/1 (v/w) Dịch trích được phối chế với 0,29% acid citric, 20oBrix và 0,29% carboxymethyl cellulose; cô đặc ở độ chân không 600 mmHg trong 40 phút cho sản phẩm cao lỏng 60oBrix, độ nhớt 538 mPas, aw 0,91

và pH 3,9; hàm lượng anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin đạt được là

2,85 mgCE/100g; 3,81 mgQE/g; 8,05 mgGAE/g và 6,12 mgTAE/g; (ii) khảo sát

các thông số ảnh hưởng đến tiến trình sấy phun dịch trích ly thuốc dòi, bao gồm nồng độ maltodextrin bổ sung (5÷15%, w/v) kết hợp với ba loại gum (arabic, carrageenan và xanthan gum) với nồng độ khác nhau (0,06÷0,10%, w/v); nhiệt

độ không khí sấy (170÷190oC) và tốc độ dòng nhập liệu (16÷20 rpm); tỷ lệ đường sucrose (10, 15 và 20%), acid ascorbic (0,05; 0,10 và 0,15%) với 3 g bột thuốc dòi pha trong 100 ml nước Các thông số tối ưu đạt được là dịch trích được phối chế với 9% maltodextrin và 0,08% gum arabic, sấy phun với nhiệt độ không khí đầu vào 179oC, tốc độ dòng nhập liệu 18 rpm, khi sử dụng phối chế với tỷ lệ bột thuốc dòi/đường sucrose/acid ascorbic là 3/15/0,1 (w/w/w) trong 100 ml nước Sản phẩm bột thuốc dòi sấy phun có độ ẩm 6,5%; hàm lượng anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin là 8,06 mgCE/100g; 30,86 mgQE/g; 28,12

mgGAE/g và 24,85 mgTAE/g, tương ứng; (iii) Khảo sát quá trình bảo quản sản

phẩm cao trong keo thủy tinh 250 ml ở nhiệt độ lạnh và nhiệt độ phòng, bột sấy phun trong hộp nhựa 100g ở nhiệt độ phòng Kết quả cho thấy mẫu sản phẩm cao bảo quản ở nhiệt độ phòng có sự tổn thất hàm lượng anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin lần lượt 64,21; 63,52; 45,59 và 40,52%; cao hơn mẫu bảo quản ở nhiệt độ lạnh với hàm lượng các hợp chất sinh học lần lượt là 42,11; 40,94; 32,30 và 29,58% Còn mẫu sản phẩm bột có sự tổn thất các hợp chất sinh học lần lượt là 51,85; 50,97; 36,64 và 33,86%

Ở nội dung nghiên cứu thứ ba, các hoạt động thực hiện bao gồm (i) khảo sát

mức độ chấp nhận của 150 người tiêu dùng với hai sản phẩm cao lỏng và bột hòa

tan; (ii) thử nghiệm khả năng chống oxy hóa in vitro thông qua các phương pháp

khử sắt FRAP, khử gốc gốc tự do DPPH và tổng năng lực khử AAI; khả năng kháng khuẩn đường hô hấp, độc tính cấp đường uống, tác dụng long đàm và ức chế ho Kết quả khảo sát ban đầu cho thấy cả hai sản phẩm đều được 75÷85% người tiêu dùng đánh giá cao về màu sắc, mùi và vị (từ thích đến cực kỳ thích);

có khoảng 93÷94% người tiêu dùng đánh giá chất lượng sản phẩm từ loại khá đến rất tốt; và 80÷84% người tiêu dùng sẵn lòng mua sản phẩm khi hiện diện trên thị trường Sản phẩm bột hòa tan có hoạt động chống oxy hóa cao hơn sản phẩm cao lỏng với giá trị IC50 về khả năng khử gốc tự do DPPH là 0,98 và 3,18 mg/ml;

khả năng khử sắt theo phương pháp FRAP là 116,198 và 6,687 MFeSO4/100 mg; tổng năng lực khử thông qua chỉ số AAI là 41,792 và 14,333; tương ứng

Ngoài ra, bột thuốc dòi có hoạt tính kháng khuẩn trên chủng Streptoccocus pyogenes với nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) là 50 mg/ml và ở liều quy đổi trên

người là 6 g/ngày có tác dụng long đàm và giảm các triệu chứng ho do kích thích trên mô hình gây ho bằng capsaicin Ngược lại, cao lỏng thuốc dòi không thể hiện hoạt tính kháng khuẩn trên các chủng vi khuẩn liên quan đến bệnh lý của đường hô hấp và ở liều quy đổi trên người là 4 g/ngày có tác dụng long đàm trên chuột thí nghiệm bị gây ho bằng capsaicin Tuy vậy, tác dụng của cao thuốc dòi trên các triệu chứng ho do kích thích trên mô hình gây ho bằng capsaicin thể hiện chưa điển hình so với dạng bột thuốc dòi sấy phun

Từ khóa: cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L Benn), thu hoạch, chế

biến, sản phẩm cô đặc, bột sấy phun, hợp chất có hoạt tính sinh học

ABSTRACT

Pouzolzia zeylanica is one of the medicinal plants which people from

many Asian countries have used to treat various kinds of diseases by traditional methods In Vietnam, this plant was popularly cultivated in the Mekong Delta region, it can be used as fresh or dried plant, decoction drink to treat cough with phlegm, pulmonary tuberculosis, sore throat, etc In the world

of modern medicine, this herbal plant is also combined with other herbs to be able to fight against cancer cells, tuberculosis and to keep your lungs in a good

condition A great number of research studies showed that Pouzolzia zeylanica

extract contains many bioactive compounds with antioxidant, antimicrobial and antifungal properties

However, this species has not been fully researched on the possibility of growing and harvesting; preliminarily processing and preserving materials recently; as well as processing into convenient food products that can assist in the prevention and treatment of diseases Therefore, the essential content of this research is to meet the requirements the above issues In the study, the statistical software package Statgraphics Centurion was used to analyze and optimize the process parameters whose values were adjusted by experiments confirmation The most important parameters were identified by analysis of variance (ANOVA)

In the first phase of the study, effects of harvesting and postharvest

treatments on the quality of Pouzolzia zeylanica were studied Of which,

planting season (sunny and rainy) and harvesting time (30, 45, 60, 75 and 90 days after planting); drying temperature (60, 70, 80, 90 and 100oC) and sun drying; storage conditions of raw materials in sealed PE packages (mashed and cut shape with different moisture contents) were investigated The research results showed that the medicinal plants were planted and developed very well with optimum harvesting time of 4÷8 weeks after planting, medicinal plants were planted from January to April 2015 (in a dry season) contained more bioactive compounds than plants from July to October 2015 (in a rainy season) The appropriate pre-treatment was that whole plants were washed and dehydrated by sun drying/drying at 60oC until the moisture content of material was less 12%, then these plants were cut into 3÷5 cm and kept in PE package (2 layers) They could be stored well for 12 months at ambient temperature

In the second phase of study, effects of factors on the processing of

products (concentrated and powder) that were investigated included: (i) the

response surface methodology (RSM) with central composite design (CCD) was applied to optimize the design of experiments for temperature and extraction time (70÷90oC and 20÷40 minutes, respectively); the ratio of water and dried material (20/1÷30/1 v/w); sucrose content (15÷25oBrix), carboxymethyl cellulose concentrations (0.2÷0.4%) and concentration process (vacuum 550÷650 mmHg for 30÷40 minutes) The optimal temperature, time and ratio of material/water were achieved (81oC, 30 minutes and 27/1 v/w, respectively) The high quality of concentrated product was found by preparing with 0.29% citric acid, 20°Brix and 0.29% carboxymethyl cellulose; vacuum cooking at 600 mmHg for 40 minutes Brix in the finished product was 60, high viscosity (538 mPas), aw 0.91 and pH 3.9 The concentration of bioactive compounds (anthocyanin, flavonoid, polyphenol and tannin) were 2.85 mgCE/100g; 3.81 mgQE/g; 8.05 mgGAE/g and 6.12 mgTAE/g,

respectively and (ii) the investigation of the factors of the spray drying process

on quality of soluble Pouzolzia zeylanica powder, including supplemental

maltodextrin (5÷15% w/v) combined with three gum types (arabic, carrageenan and xanthan) with different concentrations (0.06÷0.10% w/v), drying air temperature (170÷190oC) and input flow rate (16÷20 rpm); sucrose (10, 15 and 20%), ascorbic acid (0.05, 0.10 and 0.15%) The high quality product could be achieved by using 9% maltodextrin and 0.08% gum arabic, and spray dried at inlet drying temperature of 179oC, feed flow rate of 18 rpm; then mixed with the ratio of spray dried powder/sucrose/ascorbic acid that was 3/15/0.1 (w/w/w) in 100 ml water The contents of bioactive compounds (anthocyanin, flavonoid, polyphenol and tannin) and moisture of the product were 8.06 mgCE/100g; 30.86 mgQE/g; 28.12 mgGAE/g and 24.85 mgTAE/g;

and 6,5%, respectively; iii) the investigation of the preservation of concentrated

product that was contained in a 250 ml glass bottle at room and cold temperature conditions; spray dried powder was contained in a 100 g plastic box

at room temperature The results showed that the concentrated samples stored at room temperature had loss of anthocyanin, flavonoid, polyphenol and tannin of 64.21; 63.52; 45.59 and 40.52% respectively than the samples stored at cold temperatures; this sample had loss of 42.11; 40,94; 32.30 and 29.58% respectively The bioactive compounds had loss of spray dried powder sample that were 51.85; 50,97; 36.64 and 33.86%; respectively

In the third phase of study, the activities undertaken consisted of (i) examining the acceptance level of 150 consumers with two types of Pouzolzia zeylanica products (concentrate and soluble powder); (ii) measuring the antioxidant ability in vitro by the ferric reducing/antioxidant power (FRAP)

assay, diphenyl-p-picryl hydrazyl (DPPH) radical scavenging activity, and antioxidant ability index (AAI); the antibacterial activity of gastrointestinal tract, oral toxicity, effects of phlegm and cough suppression It was observed that 75÷85% consumers evaluated the color, flavor and taste of products from

“like” to “extremely like”; approximately 93÷94% consumers evaluated the product quality from “good” to “very good”; and around 80÷84% of consumers were willing to buy in case of the product is commercialized The soluble powder had higher antioxidant activity than the concentrated product with an

IC50 value of DPPH free radical scavenging activity that was 0.98 and 3.18 mg/ml; the ability of reducing ferrous following FRAP method was 116.198 and 6.687 μFeSO4/100mg; the AAI index determined by total reducing power method was 41.792 and 14.333 respectively for two products In addition, the

spray dried powder had antibacterial activity on strains of Streptococcus pyogenes with a minimum inhibitory concentration (MIC) of 50 mg/ml; at

human dose of 6g/day, it had effect on reducing sputa and cough symptom due

to stimulation of cough model with capsaicin In contrast, the concentrated product did not show antimicrobial activity in bacterial strains related with respiratory disease; at a dose of 4 g/day converted in humans, it had effect on reducing sputa in experimental mice affected with capsaicin, but the effect of it

on cough symptoms caused by the capsaicin model was not typical in comparison with spray dried powder

Keyword: Pouzolzia zeylanica plant, harvest, process, concentrated

product, spray dried powder, bioactive compounds

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

TÓM TẮT ii

ABSTRACT v

LỜI CAM KẾT viii

MỤC LỤC ix

DANH SÁCH BẢNG xiii

DANH SÁCH HÌNH xvi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xx

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU …1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 3

1.4 Ý nghĩa của luận án 4

1.5 Điểm mới của luận án 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

2.1 Tổng quan về cây thuốc dòi 5

2.1.1 Phân loại thực vật 5

2.1.2 Nguồn gốc và sự phân bố 6

2.1.3 Đặc điểm thực vật và điều kiện sinh trưởng 6

2.1.4 Công dụng trị bệnh của cây thuốc dòi 6

2.1.5 Một số nghiên cứu khác về cây thuốc dòi 8

2.2 Các hợp chất có hoạt tính sinh học trong cây thuốc dòi 9

2.2.1 Hợp chất polyphenol 9

2.2.2 Hợp chất flavonoid 10

2.2.3 Hợp chất anthocyanin 13

2.2.4 Hợp chất tannin 14

2.3 Hoạt động chống oxy hóa của các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật và phương pháp đánh giá 16

2.4 Ảnh hưởng của các quá trình chế biến nhiệt đến các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật 26

2.4.1 Quá trình sấy 26

2.4.2 Quá trình trích ly 28

2.4.3 Quá trình cô đặc 31

2.4.4 Quá trình sấy phun 34

2.5 Các nghiên cứu có liên quan 37

2.5.1 Nghiên cứu sấy khô nguyên liệu thực vật 37

2.5.2 Nghiên cứu trích ly các hoạt chất từ nguyên liệu thực vật 38

2.5.3 Nghiên cứu cô đặc các dịch trích ly từ thực vật và nước quả 39

2.5.4 Nghiên cứu sấy phun dịch trích ly từ thực vật và nước quả 40

2.6 Tổng quan sản phẩm dạng cao……….……… 41

2.7 Tổng quan sản phẩm trà hòa tan……….……… 42

2.8 Tổng quan về các thử nghiệm lâm sàng dịch trích thảo dược trên động vật thí nghiệm……… 43

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

3.1 Phương tiện nghiên cứu 45

3.1.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 45

3.1.2 Nguyên vật liệu và trang thiết bị sử dụng 45

3.2 Phương pháp nghiên cứu 46

3.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 46

3.2.2 Nội dung nghiên cứu 48

3.2.2.1 Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình thu hoạch và xử lý sau thu hoạch đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong cây thuốc dòi 48

Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của mùa vụ trồng và thời điểm thu hoạch đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học 48

Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy/phơi và kích thước nguyên liệu đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học 49

Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của hàm ẩm và kích thước nguyên liệu đến sự thay đổi hàm lượng các hợp chất sinh học theo thời gian bảo quản 50

3.2.2.2 Nội dung 2: Nghiên cứu chế biến sản phẩm dạng cao lỏng và bột hòa tan từ cây thuốc dòi……….51

Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học 51

Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung acid citric, carboxymethyl cellulose (CMC) và oBrix của dung dịch đến giá trị cảm quan và hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học 52

Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình cô đặc chân không đến giá trị cảm quan và hàm lượng các hợp chất sinh học 54

Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của loại gum, tỷ lệ maltodextrin và tỷ lệ gum bổ sung đến các tính chất lý hóa của sản phẩm 55

Thí nghiệm 8: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun và mức độ đòng

nhập liệu đến giá trị cảm quan, chất lượng sản phẩm 56

Thí nghiệm 9: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ đường sucrose và acid

ascorbic phối trộn đến giá trị cảm quan của sản phẩm 57 Theo dõi sự thay đổi hàm lượng các hợp chất sinh học của sản phẩm cao lỏng và bột hòa tan trong quá trình bảo quản………58

3.2.2.3 Nội dung 3: Phân tích thành phần hóa sinh học, các đặc tính chức

năng và khả năng thương mại hóa của sản phẩm……… 59

ND 3.1: Xác định khả năng chống oxy hóa của sản phẩm………59

ND 3.2: Phân tích thành phần hóa sinh học của sản phẩm………59

ND 3.3: Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn và tác dụng theo hướng điều trị bệnh đường hô hấp………60

ND 3.4: Bước đầu khảo sát mức độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với hai loại sản phẩm mới 64

ND 3.5: Tính hiệu suất thu hồi các hợp chất sinh học và dự toán chi phí sản xuất cao và bột hòa tan thuốc dòi………65 3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu và phân tích các chỉ tiêu 65 3.2.3.1 Phương pháp xử lý số liệu 65 3.2.3.2 Phương pháp phân tích động học sự phân hủy các hợp chất sinh học trong quá trình sấy và cô đặc 66 3.2.3.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu……… 67

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 69

Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình thu hoạch và xử lý sau thu

hoạch đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong cây thuốc dòi 69 4.1 Ảnh hưởng của mùa vụ trồng và thời điểm thu hoạch đến các thành phần chống oxy hóa trong cây thuốc dòi 69 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy/phơi và kích thước nguyên liệu đến sự khử nước

và các đặc tính chất lượng của cây thuốc dòi 74 4.3 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến sự thay đổi hàm lượng các hợp chất sinh học trong nguyên liệu thuốc dòi khô 86

Nội dung 2: Nghiên cứu chế biến sản phẩm từ cây thuốc dòi……… 89

4.4 Ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hàm lượng các hợp chất sinh học, độ hấp thu màu Abs và chất khô hòa tan trong dịch trích ly 89 4.5 Ảnh hưởng của quá trình phối chế chất điều vị và tạo độ nhớt đến hàm lượng các hợp chất sinh học và giá trị cảm quan của sản phẩm 96 4.6 Ảnh hưởng của quá trình cô đặc chân không đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học và giá trị cảm quan của sản phẩm 106 4.7 Ảnh hưởng của quá trình phối chế chất mang đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong sản phẩm 119

4.8 Ảnh hưởng của điều kiện sấy phun đến hàm lượng các hợp chất có hoạt tính

sinh học trong sản phẩm 124

4.9 Ảnh hưởng của quá trình phối chế đường và acid ascorbic đến giá trị cảm quan và mức độ chấp nhận của sản phẩm 131

4.10 Sự thay đổi hàm lượng các hợp chất sinh học trong sản phẩm cao lỏng và bột hòa tan trong quá trình bảo quản……….134

Nội dung 3: Phân tích thành phần hóa sinh học, xác định các đặc tính chức năng và khả năng thương mại hóa của sản phẩm……… 136

4.11 Phân tích thành phần hóa sinh học và xác định khả năng chống oxy của sản phẩm 136

4.12 Bước đầu khảo sát mức độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với hai sản phẩm mới 140

4.12.1 Thông tin chung về người tiêu dùng được điều tra 140

4.12.2 Kết quả điều tra về sản phẩm cao lỏng 143

4.12.3 Kết quả điều tra về sản phẩm bột hòa tan 146

4.13 Thử nghiệm khả năng kháng khuẩn đường hô hấp và tác dụng trị ho của sản phẩm 149

4.13.1 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn 149

4.13.2 Khảo sát độc tính cấp đường uống 151

4.13.3 Khảo sát tác dụng long đàm 152

4.13.4 Khảo sát tác dụng ức chế ho 153

4.14 Tính hiệu suất thu hồi các hợp chất sinh học và dự toán chi phí sản xuất cao thuốc dòi và bột hòa tan……… 155

4.14.1 Tính hiệu suất thu hồi các hợp chất có hoạt tính sinh học………156

4.14.2 Dự tính chi phí sản xuất cao và bột thuốc dòi……… 157

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 159

5.1 Kết luận 159

5.2 Kiến nghị 160

TÀI LIỆU THAM KHẢO 161

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Các nhóm polyphenol khác nhau về cấu trúc và các thí dụ 10

Bảng 2.2: Các nhóm phụ khác nhau của flavonoid cùng với cấu trúc và thí dụ 12

Bảng 3.1: Nhân tố và các mức độ khảo sát của thí nghiệm trích ly 51

Bảng 3.2: Bố trí thí nghiệm theo mô hình phức hợp trung tâm 52

Bảng 3.3: Nhân tố và các mức độ khảo sát của thí nghiệm phối chế 53

Bảng 3.4: Các nhân tố và mức độ khảo sát của thí nghiệm cô đặc 54

Bảng 3.5: Bố trí thí nghiệm cô đặc theo mô hình phức hợp trung tâm 54

Bảng 3.6: Nhân tố và mức độ khảo sát của thí nghiệm phối chế chất mang 56

Bảng 3.7: Nhân tố và các mức độ khảo sát của thí nghiệm sấy phun 57

Bảng 3.8: Bố trí thí nghiệm phối trộn 58

Bảng 3.9: Phương pháp phân tích và đánh giá các chỉ tiêu thu nhận 68

Bảng 4.1: Hàm lượng các hợp chất sinh học trong cây thuốc dòi theo mùa vụ trồng và thời gian thu hoạch khác nhau 70

Bảng 4.2: Chiều cao cây thuốc dòi và khả năng chống oxy hóa của dịch trích ly ethanol theo mùa vụ trồng và thời gian thu hoạch 72

Bảng 4.3: Các phương trình đường cong sấy cây thuốc dòi theo nhiệt độ khác nhau 75

Bảng 4.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và kích thước nguyên liệu đến hàm lượng

các hợp chất sinh học trong cây thuốc dòi khô 77

Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ và kích thước nguyên liệu lên khả năng chống oxy hóa của dịch trích ly từ cây thuốc dòi khô 78

Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ và kích thước nguyên liệu lên giá trị màu sắc của bột thuốc dòi sau khi sấy 81

Bảng 4.7: Hằng số tốc độ phân hủy các hợp chất sinh học và năng lượng hoạt hóa của các mẫu thuốc dòi với những điều kiện sấy khác nhau 85

Bảng 4.8: Các mô hình hồi quy để dự đoán sự tổn thất hàm lượng các hợp chất sinh học trong các mẫu thuốc dòi sau 12 tháng bảo quản 89

Bảng 4.9: Các phương trình hồi quy để dự đoán cho các hàm mục tiêu theo các thông số trích ly 93

Bảng 4.10: So sánh giá trị kiểm định và suy đoán từ mô hình tối ưu hóa 96

Bảng 4.11: Các phương trình hồi quy dự đoán sự thay đổi các đặc tính hóa lý của sản phẩm theo hàm lượng acid citric, đường và CMC bổ sung khác nhau 100

Bảng 4.12: Phân tích độ sai lệch của phương trình (2) 104

Bảng 4.13: Kiểm định Likelihood của phương trình (2) 105

Bảng 4.14: Các phương trình hồi quy dự đoán cho hàm lượng các hợp chất sinh

học, hàm ẩm và kích thước hạt theo áp suất và thời gian cô đặc 110

Bảng 4.15: So sánh giá trị kiểm định và suy đoán từ mô hình tối ưu hóa 114

Bảng 4.16: Hằng số tốc độ phân hủy các hợp chất sinh học và năng lượng hoạt hóa của các mẫu thuốc dòi với những điều kiện cô đặc khác nhau 116

Bảng 4.17: Mô tả một số đặc tính cảm quan của các mẫu sản phẩm sau khi cô đặc với độ chân không và thời gian khác nhau 117

Bảng 4.18: Đặc tính lý hóa và hàm lượng các hợp chất sinh học trong sản phẩm bột thu được tối ưu từ mô hình dự đoán 120

Bảng 4.19: So sánh hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học dự đoán từ mô hình và phân tích kiểm định 120

Bảng 4.20: Hàm lượng các hợp chất sinh học của các mẫu sản phẩm với loại gum thêm vào khác nhau 121

Bảng 4.21: Hoạt động chống oxy hóa của 3 mẫu bột với 3 loại gum khác nhau 122 Bảng 4.22: Màu sắc của các mẫu sản phẩm với loại gum bổ sung khác nhau 124

Bảng 4.23: Các phương trình hồi quy dự đoán cho hàm lượng các hợp chất sinh học và đặc tính vật lý của sản phẩm theo nhiệt độ sấy phun và tốc độ dòng nhập liệu 128

Bảng 4.24: Kiểm định kết quả của chế độ sấy phun tối ưu về nhiệt độ và vòng bơm 130

Bảng 4.25: So sánh sự khác biệt thuộc tính lý hóa của các mẫu bột thuốc dòi hòa tan trong nước sau khi phối chế đường và acid ascorbic 131

Bảng 4.26: Phân tích độ sai lệch của phương trình (3) 132

Bảng 4.27: Kiểm định sự tương thích (Likelihood) 133

Bảng 4.28: Thành phần hóa học, kim loại nặng và vi sinh vật của sản phẩm 137

Bảng 4.29: Phân tích hoạt động khử gốc tự do DPPH của sản phẩm và chất chuẩn 138

Bảng 4.30: Đánh giá khả năng khử sắt (FRAP) và chỉ số chống oxy hóa (AAI) của sản phẩm và chất chuẩn 139

Bảng 4.31: Thống kê số lượng người tiêu dùng được điều tra phân theo giới tính và nghề nghiệp 140

Bảng 4.32: Kết quả định tính hoạt tính kháng khuẩn của 2 mẫu thử 149

Bảng 4.33: MIC của 2 mẫu thử trong điều kiện khảo sát……… 150

Bảng 4.34: Kết quả đánh giá các hành vi của chuột trong 14 ngày khảo sát sau khi uống các mẫu cao chiết và bột chiết sấy phun từ thuốc dòi ở liều Dmax 151

Bảng 4.35: Liều lựa chọn cho các thử nghiệm dược lý 152

Bảng 4.36: Kết quả đánh giá phần trăm tăng tiết đỏ phenol của nhóm chuột bình thường 152

Bảng 4.37: Kết quả đánh giá phần trăm tăng tiết đỏ phenol (%) của nhóm chuột được gây mô hình ho bằng capsaicin 153

Bảng 4.38: Kết quả đánh giá tiềm thời xuất hiện triệu chứng ho của nhóm

chuột được gây mô hình ho bằng capsaicin 154

Bảng 4.39: Kết quả đánh giá số lần khịt mũi và chải lông vùng mõm của

nhóm chuột được gây mô hình ho bằng capsaicin 155

Bảng 4.40: Kết quả đánh giá số lần nhảy do kích thích mạnh của nhóm chuột

được gây mô hình ho bằng capsaicin 155

Bảng 4.41: Hiệu suất thu hồi các hợp chất sinh học trong cây thuốc dòi qua

các giai đoạn nghiên cứu và thu hồi sản phẩm ……… 156

Bảng 4.42: Dự trù kinh phí nguyên vật liệu sản xuất sản phẩm thuốc dòi 157

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Cây thuốc dòi (a) thân tím đỏ và (b) thân xanh……….5 Hình 2.2: Hình dạng lá, thân và hoa cây thuốc dòi 6 Hình 2.3: Cấu trúc hóa học chung của flavonoid 11 Hình 2.4: Cấu trúc hóa học của các anthocyanidin chính: (1)-pelargonidin;

(2)-cyanidin; (3)-peonidin; (4)-delphinidin; (5)-petunidin; (6)-malvidin 13

Hình 2.5: Tannin ngưng tụ 15 Hình 2.6: Cơ chế làm gia tăng phức càng cua của cyanidin với sự hiện diện

của đồng và acid ascorbic……… 21

Hình 2.7: Cơ chế của sự làm ổn định gốc cyanidin semiquinone………… 22 Hình 2.8: Cơ chế hoạt động khử nhóm NO3- của pelargonidin……… 22

Hình 2.9: Cơ chế hoạt động loại khử nhóm O2- của quercetin……… 23

Hình 2.10: Cơ chế phá hủy DNAcủa phức quercetin-đồng………23

Hình 2.11: Cơ chế phản ứng của acid tannic dựa vào sự khử muối kim loại

Các nhóm phenolic trong phân tử acid tannic bị oxy hóa thành quinone… 24

Hình 2.12: Cơ chế hoạt động loại khử gốc tự do bằng chuyển hydrogen… 24 Hình 2.13: Cơ chế hoạt động loại khử gốc tự do bằng chuyển electron…… 25 Hình 2.14: Cơ chế hoạt động loại khử gốc tự do bằng chuyển electron…… 25

Hình 3.1: Sơ đồ nghiên cứu 46 Hình 3.2: Quy trình nghiên cứu chế biến bột hòa tan thuốc dòi……….47 Hình 3.3: Quy trình nghiên cứu chế biến cao thuốc dòi……… 47 Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn năng suất thu hoạch trung bình (a, b) và hàm ẩm

(c, d) cây thuốc dòi theo thời gian sinh trưởng và mùa vụ trồng……… 73

Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn sự giảm ẩm của nguyên liệu thuốc dòi trong quá

trình sấy ở dạng (a) nguyên cây-NC và (b) cắt khúc-CK……….74

Hình 4.3: Đồ thị Logarit của tỷ lệ hàm lượng anthocyanin dạng nguyên cây (a) và

cắt khúc (a’); flavonoid (b, b’); polyphenol (c, c’) và tannin (d, d’) của mẫu sấy ở các điều kiện khác nhau so với ban đầu trước khi sấy (mg/g DM) 84

Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phân hủy anthocyanin

(a); flavonoid (b); polyphenol (c) và tannin (d) ở dạng nguyên cây () và cắt khúc ( ) của các mẫu vào nhiệt độ với các điều kiện sấy khác nhau 86

Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn sự tổn thất hàm lượng anthocyanin (a), flavonoid

(b), polyphenol (c) và tannin (d) của các mẫu sau 12 tháng bảo quản 87

Hình 4.6: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour của anthocyanin (a), flavonoid

(b), polyphenol (c’) và tannin (d) theo các nhân tố trích ly khác nhau

(trong đó có một nhân tố được giữ ở điểm trung tâm) 91

Hình 4.7: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour của độ hấp thu Abs (a) và chất

khô hòa tan (b) theo các nhân tố trích ly khác nhau (trong đó có một nhân tố

được giữ ở điểm trung tâm) 92

Hình 4.8: Đồ thị thể hiện sự tương thích giữa số liệu thực nghiệm và dự đoán

của các mô hình cho anthocyanin (a), flavonoid (b), polyphenol (c), tannin (d),

độ hấp thu màu Abs (e) và chất khô hòa tan (f) 94

Hình 4.9: Đồ thị contour thể hiện sự tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp

ứng (độ hấp thu Abs, anthocyanin, chất khô hòa tan, flavonoid, polyphenol và

tannin) theo nhiệt độ và thời gian (a), theo nhiệt độ và tỷ lệ nước/thuốc dòi (b)

(trong đó có 1 nhân tố được cố định ở điểm tâm) 95

Hình 4.10: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour của anthocyanin (a), flavonoid

(b), polyphenol (c) và tannin (d) theo hàm lượng đường sucrose, CMC và acid

citric khác nhau (trong đó có 1 nhân tố được cố định ở điểm tâm) 97

Hình 4.11: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour của giá trị L (a), E (b) và NEB

(c) theo hàm lượng đường sucrose, CMC và acid citric khác nhau (trong đó có 1 nhân tố được cố định ở điểm tâm)………99

Hình 4.12: Đồ thị biểu diễn sự tương thích giữa giá trị dự đoán từ mô hình và giá trị

thực nghiệm của anthocyanin (a), flavonoid (b), polyphenol (c), tannin (d), độ khác

màu tổng E (e), chỉ số hóa nâu không enzyme NEB (f) và giá trị L (g) 101

Hình 4.13: Đồ thị contour thể hiện sự tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp

(anthocyanin, tannin, polyphenol, flavonoid, chỉ số NEB, delta E và giá trị L)

theo nồng độ CMC, đường (Brix) (a), CMC và acid citric (b) (trong đó có 1 nhân tố được cố định ở điểm tâm) 102

Hình 4.14: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của hoạt độ nước (a), độ nhớt (b), chất

khô hòa tan oBrix (c) và giá trị pH (d) của các mẫu theo tỷ lệ Acid citric-Đường-CMC bổ sung khác nhau 103

Hình 4.15: Tương quan giữa tỷ số khả dĩ với oBrix và CMC (a) và acid citric

và oBrix (b) của sản phẩm nước thuốc dòi cô đặc, trong đó có một nhân tố

được giữ ở điểm tâm 105

Hình 4.16: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour của anthocyanin (a), flavonoid (b),

polyphenol (c) và tannin (c) theo áp suất và thời gian cô đặc chân không 107

Hình 4.17: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour của giá trị L (a), chỉ số hóa nâu NEB

(b) và độ khác màu (delta E) theo áp suất và thời gian cô đặc chân không 109

Hình 4.18: Đồ thị biểu diễn sự tương thích giữa giá trị dự đoán từ mô hình và

giá trị thực nghiệm của anthocyanin (a), flavonoid (b), polyphenol (c), tannin

(d), giá trị L (e), độ khác màu E (f) và chỉ số hóa nâu NEB (g) 111

Hình 4.19: Đồ thị contour thể hiện sự tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp

ứng (polyphenol, flavonoid, tannin, anthocyanin, chỉ số hóa nâu (NEB), giá trị

L và độ khác màu (E) theo áp suất và thời gian cô đặc khác nhau 112

Hình 4.20: Đồ thị biểu diễn độ brix (a), độ nhớt (b), hoạt độ nước (c) và pH

(d) của các mẫu sản phẩm với áp suất và thời gian cô đặc khác nhau 113

Hình 4.21: Đồ thị Logarit của tỷ lệ hàm lượng anthocyanin (a), flavonoid (b), polyphenol (c) và tannin (d) của các mẫu so ở các điều kiện cô đặc

khác nhau so với ban đầu 114

Hình 4.22: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phân hủy anthocyanin (a), flavonoid (b), polyphenol (c) và tannin (d) của các mẫu vào nhiệt độ với các điều kiện cô đặc khác nhau 116

Hình 4.23: Đồ thị biểu diễn điểm cảm quan trung bình về màu sắc, mùi vị, trạng thái và mức độ ưa thích của 3 mẫu (M1: 550-30; M2: 600-35 và M3: 600-40) 118

Hình 4.24: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt (a), hàm ảm (b), hoạt độ nước (c) và chỉ số hóa nâu NEB (d) theo loại gum phối chế khác nhau 122

Hình 4.25: Hình chụp SEM của các mẫu bột sấy phun với các loại gum khác nhau 123

Hình 4.26: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour của anthocyanin (a), flavonopid (b), polyphenol (c) và tannin (d) theo nhiệt độ sấy và tốc độ dòng nhập liệu 126

Hình 4.27: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour của kích thước hạt (a), hàm ẩm (b), chỉ số hóa nâu NEB (c) và giá trị a (d) theo nhiệt độ và tốc độ dòng nhập liệu 127

Hình 4.28: Đồ thị biểu diễn sự tương thích giữa giá trị dự đoán từ mô hình và giá trị thực nghiệm của anthocyanin (a), flavonoid (b), polyphenol (c), tannin (d), hàm ẩm (e), kích thước hạt (f), chỉ số NEB (g) và giá trị a (h) 129

Hình 4.29: Đồ thị contour thể hiện sự tối ưu hóa đồng thời nhiều bề mặt đáp ứng (anthocyanin, flavonoid, polyphenol, tannin, kích thước hạt, hàm ẩm, chỉ số NEB, giá trị a theo tốc độ dòng nhập liệu và nhiệt độ sấy phun khác nhau 130

Hình 4.30: Đồ thị bề mặt đáp ứng tối ưu tỷ lệ đường và acid ascorbic bổ sung

theo tỷ số khả dĩ (Odd) 133

Hình 4.31: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng anthocyanin (a, b), flavonoid (c, d), polyphenol (e, f) và tannin (i, j) của mẫu cao và bột theo thời gian bảo quản……… 135

Hình 4.32: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hoạt độ nước (a) và chỉ số hóa nâu không enzyme NEB (b) của mẫu cao và bột hòa tan thuốc dòi theo thời hian bảo quản……….136

Hình 4.33: Sản phẩm cao lỏng và bột hòa tan thuốc dòi……… 137

Hình 4.34: Tỷ lệ phần trăm về nhóm tuổi (a) và trình độ học vấn (b) của người

tiêu dùng được điều tra 141

Hình 4.35: Tỷ lệ phần trăm người tiêu dùng quan tâm nhất khi quyết định mua một sản phẩm nước uống mới 142

Hình 4.36: Tỷ lệ phần trăm về mức độ sử dụng nước uống từ thảo mộc hay rau củ quả của người tiêu dùng được điều tra 142

Hình 4.37: Tỷ lệ phần trăm người tiêu dùng có thấy sản phẩm nước uống từ cây thuốc dòi trên thị trường chưa ? 142

Hình 4.38: Tỷ lệ phần trăm người tiêu dùng đánh giá mức độ ưa thích về mùi

của sản phẩm nước uống từ cao lỏng thuốc dòi 144

Hình 4.39: Tỷ lệ phần trăm người tiêu dùng đánh giá mức độ ưa thích về vị

của sản phẩm nước uống từ cao lỏng thuốc dòi 144

Hình 4.40: Tỷ lệ phần trăm người tiêu dùng đánh giá mức độ ưa thích về màu

sắc của sản phẩm nước uống từ cao lỏng thuốc dòi 144

Hình 4.41: Tỷ lệ phần trăm người tiêu dùng đánh giá mức chất lượng của sản

phẩm nước uống pha từ cao lỏng thuốc dòi 145

Hình 4.42: Tỷ lệ phần trăm mức độ người tiêu dùng chấp nhận giá thành sản

phẩm cao lỏng thuốc dòi là 30.000 đồng/keo 250 ml 145

Hình 4.43: Tỷ lệ phần trăm mức độ sẵn lòng mua sản phẩm của người tiêu

dùng khi sản phẩm xuất hiện trên thị trường 145

Hình 4.44: Tỷ lệ phần trăm người tiêu dùng đánh giá mức độ ưa thích về mùi

của sản phẩm nước uống từ bột thuốc dòi sấy phun 147

Hình 4.45: Tỷ lệ phần trăm người tiêu dùng đánh giá mức độ ưa thích về vị

của sản phẩm nước uống từ bột thuốc dòi sấy phun 147

Hình 4.46: Tỷ lệ phần trăm người tiêu dùng đánh giá mức độ ưa thích về màu

sắc của sản phẩm nước uống từ bột thuốc dòi sấy phun 147

Hình 4.47: Tỷ lệ phần trăm người tiêu dùng đánh giá mức chất lượng của sản

phẩm nước uống pha từ bột thuốc dòi sấy phun 148

Hình 4.48: Tỷ lệ phần trăm mức độ người tiêu dùng chấp nhận giá thành sản

phẩm bột thuốc dòi sấy phun là 30.000 đồng/hộp 100g 148

Hình 4.49: Tỷ lệ phần trăm mức độ sẵn lòng mua sản phẩm của người tiêu

dùng khi sản phẩm hiện diện trên thị trường 148

Hình 4.50: Sản phẩm trà hòa tan từ cà gai leo công ty Thăng Long……… 158

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AAI – Antioxidant ability index

ABTS – 2,2’-azinobis-3-ethyl benzothiazoline-6-sulfonic AGP – Arabinogalactan protein

ATP – Adenosine triphosphate

B1 – Mẫu bột nghiền 1

B2 – Mẫu bột nghiền 2

BHA – Butylated hydroxyanisole

BHT – Butylated hydroxytoluene

CB-CNV – Cán bộ công nhân viên

CCD – Central composite design

DHHDP – Dehydroxyl hexahydroxy diphenic

ĐKVK – Đường kính vòng vô khuẩn

DM – Dry material/ Dry matter

DMSO – Dimethyl sulfoxide

DNA – Deoxynucleotide acid

DPPH – 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl

ET – Electron transfer

EETC – Ethanol extract of Tinospora cordifolia

FRAP – Ferric reducing antioxidant power

FW – Fresh weight

GA – Gum arabic

GAE – Gallic acid equivalent

GRAS – Generally recognized as safe

HAT – Hydrogen atom transfer

MHA – Mueller Hinton Agar

MHB – Mueller Hinton Broth

MIC - Minimum Inhibitory Concentration

NC – Nguyên cây

NEB – Non-enzymatic browning

NLĐ-BB – Người lao động và buôn bán

ORAC – Oxygen radical absorbance capacity

QE – Quercetin equivalent

RMSL – Root mean square error divided by scale lengh ROS – Reactive oxygen species

RSM – Response surface methodology

SEM – Scanning electron microscope

SV-HS – Sinh viên và học sinh

TAC – Total antioxidant capacity

TAE – Tannic acid equivalent

TB – Trung bình

TCVN – Tiêu chuẩn Việt Nam

TEAC – Trolox equivalent antioxidant capacity

TPTZ – 2,4,6-tripyridyl-s-triazine

TRAP – Total peroxyl radical trapping antioxidant parameter

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Việt Nam là một trong những quốc gia có nguồn tài nguyên động thực vật phong phú và đa dạng Theo Viện Dược liệu, hiện nay Việt Nam đã xác định được 3.948 loài cây thuốc và phần lớn được sử dụng theo kinh nghiệm

dân gian (Nguyễn Thượng Dong, 2006) Trong đó, cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L Benn) phát triển tốt trong điều kiện khí hậu Việt Nam Ở khu vực

Đồng bằng sông Cửu Long, cây thuốc dòi được người dân trồng xen canh trong các vườn cây ăn trái và được bày bán tại các chợ truyền thống trong khu vực với giá thành rẻ Thường cây thuốc dòi tươi được sử dụng như một loại rau ăn sống hoặc nấu canh, hay xay làm nước uống hoặc nấu thành nước mát cùng với các nguyên liệu khác như lá dứa, mía lau, rễ tranh, râu bắp, mã đề Theo Đông y, cây thuốc dòi có vị ngọt, đắng nhạt, tính mát; có tác dụng trị khát, tiêu đờm, lợi tiểu, tiêu viêm, rút mủ Cây có thể sử dụng ở dạng tươi hay phơi hoặc sấy khô dùng để sắc hay nấu thành cao chữa bệnh ho lâu năm,

ho lao, và viêm họng với cách sử dụng riêng hoặc phối hợp với các vị thuốc khác Có nơi cây thuốc dòi còn được sử dụng làm thuốc mát và thông tiểu, thông sữa, lá được giã nát dùng chữa sâu răng (Đỗ Tất Lợi, 2004; Võ Văn Chi, 2012) Ngoài ra, nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố cho thấy cây thuốc dòi có chứa nhiều hợp chất sinh học quý như phyllanthin, methyl stearate, isovitexin, vitexin, quercetin, alkaloids, glycosides, polyphenol, tannin, flavonoids, carotenoids, acid ascorbic, acid pectic, gum và khoáng Dịch trích ly từ cây thuốc dòi có khả năng loại trừ các gốc tự do, chống oxy

hóa, kháng khuẩn và kháng nấm (Ghani, 2003; Lê Thanh Thủy, 2007; Li et al.,

2011; Saha and Paul, 2012a và 2012b; Paul and Saha, 2012; Saha et al., 2012)

Người dân ở các nước châu Á cũng sử dụng cây thuốc dòi để chữa rất

nhiều bệnh như đái tháo đường (Mondal et al., 2013); bệnh ung thư (Sandhya et al., 2013); các bệnh tổn thương về mắt (Purkayastha et al., 2007); trị bệnh ngứa,

bệnh kiết lỵ và bệnh tiêu chảy ở trẻ nhỏ (Bhattacharjya and Borah, 2008); bệnh đau dạ dày, phòng ngừa phóng xạ và khẳng định giá trị chữa bệnh là hợp chất polyphenol có trong lá (Li, 2006) Ngày nay trong y học, cây thuốc dòi còn được kết hợp với những vị thuốc khác có khả năng chống lại tế bào ung thư; chống lại bệnh lao; tác dụng bổ phổi (Lê Thanh Thủy, 2007)

Với những đặc tính tốt về dược lý, cây thuốc dòi có thể được xem là nguồn nguyên liệu cần thiết và quan trọng cho nghiên cứu để tạo ra các sản phẩm tiện ích cho người tiêu dùng với các tính năng có ích cho sức khỏe Tuy

nhiên, cây thuốc dòi tươi sau thu hoạch khó bảo quản trong thời gian dài, sấy

là quá trình sử dụng nhiệt làm tác nhân tách ẩm ra khỏi nguyên liệu, làm giảm khối lượng và thể tích, kéo dài được thời gian bảo quản, tăng tính ổn định của

nguyên liệu (Lê Văn Việt Mẫn và ctv., 2009).

Cô đặc là một trong những giải pháp công nghệ làm bay hơi nước trong dung dịch, tạo cho sản phẩm có nồng độ chất khô cao và giúp quá trình bảo

quản tốt hơn (Nindo et al., 2007; Belibagli and Dalgic, 2007) Đồng thời sử

dụng công nghệ cô đặc còn giảm được thể tích vật liệu, tăng hiệu quả kinh tế trong đóng gói, vận chuyển và phân phối sản phẩm Kỹ thuật cô đặc được ứng dụng nhiều trong nghiên cứu chiết tách và cô đặc các hoạt chất sinh học từ các thực vật có tác dụng trị bệnh Sấy phun cũng là một kỹ thuật làm bay hơi nước trong dung dịch nhưng triệt để hơn cô đặc để tạo ra sản phẩm bột khô chứa các

chất tan với hàm ẩm thấp dưới 7% (Couto et al., 2012) Các kỹ thuật này rất

cần thiết cho việc nghiên cứu sơ chế, bảo quản và chế biến các sản phẩm chức năng từ dịch trích ly của nhiều loài thực vật thuốc khác nhau được trồng ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long

Các nghiên cứu trong và ngoài nước (Ghani, 2003; Li, 2006; Lê Thanh

Thủy, 2007; Purkayastha et al., 2007; Bhattacharjya and Borah, 2008; Li et al.,

2011; Saha and Paul, 2012a và 2012b; Paul and Saha, 2012; Saha et al., 2012;

Mondal et al., 2013; Sandhya et al., 2013) đã thực hiện trên cây thuốc dòi chủ

yếu là xác định cấu trúc các thành phần hóa học, thử nghiệm các hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng nấm của dịch trích ly, cũng như thu thập các chứng cứ điều trị bệnh của loài thực vật này trong dân gian Nghiên cứu trồng và thu hoạch cây thuốc dòi, xác định hàm lượng các hoạt chất sinh học

và giá trị sử dụng, chế biến từ cây thuốc dòi thành các sản phẩm thực phẩm tiện dụng hiện còn rất hạn chế hoặc chưa được thực hiện Vì vậy, nghiên cứu xác định thời điểm thu hoạch, biện pháp làm khô, trích ly để thu nhận tối đa các hợp chất có hoạt tính sinh học từ cây thuốc dòi; ứng dụng công nghệ cô đặc chân không và sấy phun để chế biến ra hai sản phẩm (cao lỏng và bột hòa tan) là việc làm cần thiết, nhằm giới thiệu cho người tiêu dùng sản phẩm mới có giá trị gia tăng từ cây thuốc dòi, có thể sử dụng như một loại nước uống vừa có tác dụng bồi bổ cơ thể, vừa có khả năng phòng ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định thời điểm thu hoạch và phương pháp xử lý sau thu hoạch thích hợp cho cây thuốc dòi nhằm thu nhận tối đa hàm lượng các hợp chất có hoạt chất sinh học và xây dựng quy trình sản xuất hai dạng sản phẩm (cao lỏng và bột hòa tan) chất lượng cao và có khả năng hỗ trợ sức khỏe

1.3 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện với các nội dung chính như sau:

Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình thu hoạch và xử lý sau

thu hoạch đến hàm lượng các hợp chất sinh học trong cây thuốc dòi

Nội dung 1.1: Ảnh hưởng của mùa vụ trồng và thời điểm thu hoạch đến hàm lượng các hợp chất sinh học

Nội dung 1.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy/phơi và kích thước nguyên liệu đến hàm lượng các hợp chất sinh học

Nội dung 1.3: Theo dõi sự thay đổi hàm lượng các hợp chất sinh học trong quá trình bảo quản nguyên liệu thuốc dòi khô

Nội dung 2: Nghiên cứu chế biến các sản phẩm từ cây thuốc dòi

Nội dung 2.1: Sản phẩm cao thuốc dòi

Nội dung 2.1.1: Ảnh hưởng của điều kiện trích ly đến hàm lượng các hợp chất sinh học trong dịch trích ly

Nội dung 2.1.2: Ảnh hưởng của quá trình phối chế chất điều vị đến hàm lượng các hợp chất sinh học và giá trị cảm quan của sản phẩm

Nội dung 2.1.3: Ảnh hưởng của quá trình cô đặc chân không đến hàm lượng các hợp chất sinh học và giá trị cảm quan của sản phẩm

Nội dung 2.2: Sản phẩm bột thuốc dòi hòa tan

Nội dung 2.2.1: Ảnh hưởng của quá trình phối chế chất mang đến hàm lượng các hợp chất sinh học trong sản phẩm

Nội dung 2.2.2: Ảnh hưởng của điều kiện sấy phun đến hàm lượng các hợp chất sinh học trong sản phẩm

Nội dung 2.2.3: Ảnh hưởng của quá trình phối chế đường sucrose và acid ascorbic đến giá trị cảm quan của sản phẩm

Nội dung 2.3: Theo dõi sự thay đổi hàm lượng các hợp chất sinh học trong quá trình bảo quản sản phẩm bột và cao thuốc dòi

Nội dung 3: Phân tích thành phần hóa sinh học, các đặc tính chức năng

và khả năng thương mại hóa của sản phẩm

Nội dung 3.1: Phân tích thành phần hóa học, kim loại nặng và vi sinh vật của sản phẩm;

Nội dung 3.2: Xác định hoạt động chống oxy của sản phẩm bằng các phương pháp (DPPH, FRAP và AAI)

Nội dung 3.3: Thử nghiệm khả năng kháng khuẩn đường hô hấp và tác dụng long đàm, ức chế ho của sản phẩm

Nội dung 3.4: Bước đầu khảo sát mức độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm cao và bột thuốc dòi

Nội dung 3.5: Tính hiệu suất thu hồi các hợp chất sinh học và dự toán chi phí sản xuất sản phẩm bột và cao thuốc dòi

1.4 Ý nghĩa của luận án

Cung cấp các thông tin hữu ích về tác dụng trị bệnh của cây thuốc dòi một loại thực vật thuốc được sử dụng phổ biến trong dân gian; nhưng chưa được nghiên cứu và tìm hiểu nhiều

Đề xuất được quy trình thu hoạch và xử lý sau thu hoạch thích hợp cho cây thuốc dòi nhằm tạo nguồn nguyên liệu tốt cho quá trình chế biến

Chế biến thành công hai sản phẩm giá trị gia tăng (cao lỏng và bột hòa tan), góp phần nâng cao vị thế cây thuốc dòi, giải quyết đầu ra cho nguồn nguyên liệu, tăng thu nhập cho người trồng

Tạo ra hai sản phẩm tiện dụng, chứa nhiều hợp chất sinh học và có thể dùng như nước giải khát đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng trong việc phòng ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh

Từ kết quả nghiên cứu có thể định hướng người dân trồng theo quy hoạch và thúc đẩy quá trình sản xuất chế biến các sản phẩm từ cây thuốc dòi

và có thể thương mại hóa sản phẩm, nhằm nâng cao đời sống kinh tế xã hội cho người dân trồng cây thuốc này ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long

1.5 Điểm mới của luận án

Lần đầu tiên công bố về hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học hiện diện trong cây thuốc dòi được trồng ở An Giang;

Xác định được thời điểm thu hoạch và phương pháp làm khô thích hợp

để thu được nguyên liệu thuốc dòi có hàm lượng các hợp chất sinh học ở mức cao, cũng như sự hao hụt của các hợp chất này trong quá trình bảo quản;

Sử dụng công nghệ cô đặc chân không và sấy phun để chế biến ra 2 sản phẩm giá trị gia tăng (cao lỏng và bột hòa tan), tiện dụng từ cây thuốc dòi;

Thử nghiệm hoạt động chống oxy hóa in vitro và khả năng kháng khuẩn

đường hô hấp, tác dụng long đàm và trị bệnh ho của sản phẩm trên mô hình chuột thí nghiệm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về cây thuốc dòi

Cây thuốc dòi (bọ mắm, rau tía) có tên khoa học Pouzolzia zeylanica L Benn hay Pouzolzia indica Gaudich thuộc họ gai Urticaceae, tên tiếng Anh

Graceful Pouzolzsbush (Saha and Paul, 2012a; Võ Văn Chi, 2012) Hiện nay ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long cây thuốc dòi có 2 hai dạng: cây thuốc dòi thân xanh mọc tự nhiên và cây thuốc dòi thân tím đỏ được người dân trồng xen canh trong các vườn cây ăn trái (Hình 2.1)

(a) (b)

Hình 2.1: Cây thuốc dòi (a) thân tím đỏ và (b) thân xanh

(Nguồn: http://faunaandfloraofvietnam.blogspot.com)

2.1.1 Phân loại thực vật

- Subkingdom Tracheobinonta – Vascular plants

- Superdivision Spermatophyta – Seed plants

(Nguồn: Saha and Paul, 2012a)

2.1.2 Nguồn gốc và sự phân bố

Theo Adhikari and Babu (2008) cây thuốc dòi có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới phía Nam châu Á Hiện nay, cây thuốc dòi có mặt ở nhiều nước châu Á, cụ thể như: China, Taiwan, India, Indonesia, Japan, Malaysia, Myanmar, Nepal, Papua New Guinea, Pakistan, Philippines, Sri Lanka, Thailand, Vietnam, Lào, Singapore, Brunei Darussalam, Bangladesh, Maldives, Polynesia, Yemen (Socotra); El Savodor, và một số nơi khác trên thế giới như South Africa, Mauritius, Autralia, United States (http://www.efloras.org/florataxon)

2.1.3 Đặc điểm thực vật và điều kiện sinh trưởng

Cây thuốc dòi là loài thân thảo sống nhiều năm, có cành mềm mọc trải

ra, hoặc thân đứng thẳng hướng lên, thân cao 4050 cm tới 90 cm, nham nhám

và có lông sát Lá mọc so le, có khi mọc đối, có lá kèm Phiến lá nhỏ, hình mác, có ba gân gốc, có lông cả hai mặt Hoa nhỏ màu trắng, không cuống, mọc thành xim co ở nách lá; hoa đực có 4 nhụy có chỉ nhụy cong trong nụ hoa; hoa cái có vòi nhụy dài, trắng Quả hình trứng nhọn, màu hồng tím, có lông (Hình 2.2) Thuốc dòi là loại cây ưa sáng, mọc trong rừng hoặc ven rừng

ẩm, ở độ cao đến 1.500 m Cây ra hoa từ tháng 39, có quả từ tháng 510 Cây thường được trồng ở những nơi ẩm ở bờ các giếng nước và quanh vườn Cây thuốc dòi thích hợp với khí hậu châu Á, châu Phi, châu Mỹ và Australia (Lê Thanh Thủy, 2007; Võ Văn Chi, 2012)

Hình 2.2: Hình dạng lá, thân và hoa cây thuốc dòi

2.1.4 Công dụng trị bệnh của cây thuốc dòi

Cây thuốc dòi có thể thu hái quanh năm, nhưng tốt nhất vào cuối mùa khô Thường thu hoạch phần thân cây trên mặt đất, rửa sạch đem hái lấy đọt non làm rau ăn sống như các loại rau khác hoặc cắt nhỏ, phơi khô sử dụng dần Toàn cây được dùng làm thuốc, thường dùng để trị các bệnh: cảm ho hoặc ho lâu năm, viêm họng, bệnh về phổi, lỵ, viêm ruột, nhiễm trùng đường tiết niệu, bí tiểu tiện, đau răng, nấm da Dùng ngoài trị đinh nhọt, sâu răng, viêm mủ da, viêm vú, đụng giập Ở Ấn Độ, cây thuốc dòi dùng trị giang mai, bệnh lậu và khử nọc rắn; ở Malaysia, dịch lá tươi và nước sắc lá dùng uống cho lợi sữa khi có hiện tượng ngưng tiết sữa (Võ Văn Chi, 2012)

Một số bài thuốc: dùng 40 g thuốc dòi sắc uống hoặc nấu thành cao lỏng pha với mật ong uống mỗi ngày vài lần, mỗi lần từ 15÷20 ml để chữa ho lao hay ho lâu ngày; lấy lá cây nhai nuốt nước để chữa viêm họng, đau răng; dùng 30÷40 g cây sắc uống mỗi ngày để chữa tắc tia sữa, đái gắt, đái buốt (Lê Thanh Thủy, 2007) Để chữa đinh nhọt và viêm mủ da dùng thuốc dòi tươi, rau má, lá rau muống giã tươi đắp; chữa viêm vú dùng thuốc dòi, tử hoa địa dinh, phù dung, bồ công anh giã tươi đắp; chữa đụng giập dùng cây tươi giã đắp, hoặc bột cây khô thấm rượu mà đắp bó; chữa sâu răng dùng cây tươi nấu nước súc miệng hoặc giã nát đắp vào chỗ răng đau (Võ Văn Chi, 2012)

Ngoài ra, ở một số quốc gia cây thuốc dòi còn sử dụng để chữa rất nhiều bệnh như người dân Ấn Độ sử dụng nước ép từ phần thân cây thuốc dòi 2

lần/ngày để chữa các bệnh tổn thương về mắt (Purkayastha et al., 2007); lá và

thân cây thuốc dòi giã nát và đắp vào chổ bị thương 1 đến 2 lần/ngày để trị bệnh ngứa hoặc lá và thân cây thuốc dòi được cuốn trong lá chuối đem hun nóng và nghiền lấy nước, phối chế thêm sữa dê uống 1 lần/ngày để trị bệnh kiết lỵ và bệnh tiêu chảy ở trẻ nhỏ (Bhattacharjya and Borah, 2008)

Bên cạnh đó, lá cây thuốc dòi cũng được người dân ở Đài Loan dùng để chữa trị bệnh đau dạ dày, phòng ngừa phóng xạ và khẳng định giá trị chữa bệnh là hợp chất polyphenol có trong lá (Li, 2006) Ở Bangadesh, người dân

sử dụng lá cây thuốc dòi giã nát đắp lên chỗ đau 2 giờ/một lần, ngày 2 lần

trong 7 ngày để trị các bệnh đơn giản như đau hoặc tổn thương cơ thể (Seraj et al., 2013) Sikder et al (2013) cho thấy dịch trích ly methanol từ cây thuốc dòi

làm giảm cơn đau do tổn thương ngoài da ở chuột thí nghiệm ở liều lượng sử

dụng 400 mg/kg thể trọng Ở Thái Lan, theo nghiên cứu của U-Pratya et al

(2008) cho thấy dịch trích ly methanol từ các phần thân và lá của cây thuốc dòi ức chế được sự tăng nhanh tế bào NB4 và tế bào HT93A ở người

Ngày nay trong y học, cây thuốc dòi còn được kết hợp với những vị thuốc khác nhằm tạo ra những loại thuốc có công hiệu rõ rệt như khả năng

chống lại tế bào ung thư khi nấu cây thuốc dòi (Pouzolzia indica) với cây công chúa lá rộng (Camanga latifolia); chống lại bệnh lao một cách hiệu quả khi sắc cây thuốc dòi với cây long thảo dơi (Christia vespertillionis) Cao bổ phổi

do công ty cổ phần dược liệu TW2 sản xuất gồm cây thuốc dòi, bách bộ, thạch xương bồ, tinh dầu bạc hà, cam thảo, vỏ quýt, cát cánh Cao bổ phổi do công

ty cổ phần dược vật tư y tế Thái nguyên sản xuất, thành phần gồm cây thuốc dòi, mạch môn, bách bộ, cam thảo, trần bì, thạch xương bồ Ngoài ra, rễ cây thuốc dòi dùng giải độc, chống lại vi khuẩn, giải sốt và giúp quá trình mưng

mủ (thải chất độc) từ vết thương nhiễm trùng (Lê Thanh Thủy, 2007)

2.1.5 Một số nghiên cứu khác về cây thuốc dòi

Dịch chiết ethanol từ cây thuốc dòi có tác dụng kháng khuẩn mạnh đối với vi khuẩn bệnh đường hô hấp trên gia súc (Lê Văn Lang, 2004) Hai loại

sản phẩm thảo dược IAS1 gồm Androghraphis paniculata Burm.f Nees, Tinospora crispa L Miers, Zingiber officinale Roscoe và IAS2 gồm Pouzolzia zeylanica L Benn, Tinospora crispa L Miers, Zingiber officinale Roscoe có

thể thay thế thuốc kháng sinh trong thức ăn để chống lại bệnh tiêu chảy và thúc đẩy sự phát triển trên gà và heo (Lã Văn Kính, 2012) Dịch trích ly từ cây thuốc dòi có thể được ứng dụng vào công thức phối chế để sản xuất kem trị mụn trứng cá (Hung-Chen and Li, 2012) Ngoài ra, sản phẩm cao được chiết bằng ethanol từ cây bọ mắm và dây cóc không thể hiện độc tính qua đường uống ở liều dùng 10 g/kg thể trọng, thử nghiệm trên chuột sau một tháng không ảnh hưởng trên các thông số về huyết học (hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu, hemoglobin và hematocrit) và có tác dụng làm tăng thể trọng và tăng sự tiêu

thụ thực phẩm (Trần Mỹ Tiên và ctv., 2010)

Cao thuốc dòi trích ly bằng ether dầu hỏa và butanol có hoạt tính kháng

khuẩn khá mạnh trên Streptococcus haemolyticus, Staphylococcus aureus và Escherichia coli Cao nước chỉ có hoạt tính kháng khuẩn mạnh trên Staphylococcus areus Cao cloroform không có hoạt tính kháng khuẩn; xác

định được 6 hợp chất trong cao ethter dầu hỏa, cao cloroform và cao butanol là phyllanthin, methyl stearat, β-sitosterol-3-O-β-D-glucopyranosid, vitexin, isovitexin và quercetin Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của vitexin

và isovitexin cho thấy cả hai hợp chất này có khả năng kháng khuẩn khá mạnh

ở nồng độ thử 1000 μg (Lê Thanh Thủy, 2007) Sarma and Dinda (2013) đã phân lập được 4 hợp chất từ dịch trích ly methanol của cây thuốc dòi đó là 7-β-hydroxy-3-oxo-28-dodecyl friedelan-28-oate, friedelin, mycricyl palmitate,

mycricylalcohol Theo Alam et al (2003) được trích dẫn bởi Lê Thanh Thủy

(2007) đã cô lập được isoflavone từ cao cloroform của cây thuốc dòi Thử nghiệm hoạt tính cho thấy có khả năng chống lại vi khuẩn gây bệnh đường

tiêu hóa Nồng độ nhỏ nhất để tiêu diệt 50% tế bào vi khuẩn Escherichia coli

là 32 g/ml Dịch trích ly thô ethanol từ cây thuốc dòi có chứa các thành phần alkaloids, glycosides, tanin và flavonoids, có hoạt tính cao trong quá trình ức chế sự phát triển của tế bào, nồng độ tối thiểu để ức chế 50% số tế bào là 6,1

g/ml và 90% số tế bào là 12,2 g/ml (Paul and Saha, 2012)

Dịch trích ly bằng 3 dung môi: acetone, ethyl acetate và ether dầu hỏa từ cây thuốc dòi có khả năng loại trừ các gốc tự do và chống oxy hóa; thể hiện khả năng chống oxy hóa mạnh hơn butylate hydroxytoluene (BHT) Trong đó, dịch trích từ ethyl acetate thể hiện hoạt tính chống oxy hóa mạnh nhất trong

điều kiện trích ly lạnh, có khuấy đảo và có sự tương quan giữa hàm lượng

phenol tổng với khả năng chống oxy hóa của các dịch trích ly (Li et al., 2011)

Dịch trích ly ethanol từ cây thuốc dòi ở nồng độ 1000 mg/ml có thể kháng vi

khuẩn Gram (+) và Gram (-) như Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Shigella dysentariae, Salmonella typhi, mạnh nhất là trên Staphylococcus aureus và Escherichia coli (Saha et al., 2012) Theo Saha and Paul (2012b), dịch trích ly

bằng ethanol từ cây thuốc dòi cũng có hoạt tính kháng nấm với nồng độ 50

g/đĩa vùng ức chế rộng 726 mm, có tác dụng tốt nhất trên Aspergillus niger

2.2 Các hợp chất có hoạt tính sinh học trong cây thuốc dòi

2.2.1 Hợp chất polyphenol

Polyphenol là hợp chất trao đổi bậc 2 từ thực vật chiếm nhiều nhất với hơn 8.000 cấu trúc đã được xác định (Harbone, 1986), được tổng hợp từ hai con đường chính là shikimate và acetate (Pandey and Rizvi, 2009) Các hợp chất polyphenol tự nhiên có rất nhiều dạng cấu trúc khác nhau, từ những hợp chất đơn giản chứa một vòng thơm với một hoặc nhiều nhóm hydroxyl cho đến những hợp chất polymer có độ phức tạp cao như tannin (Dragsted, 1993; Harbone, 1994) Phần lớn các polyphenol được liên kết với một hoặc nhiều nhóm đường, thường là glucose hoặc rutinose, tuy nhiên các đường galactose, rhamnose và arabinose cũng được tìm thấy Polyphenol còn liên kết được với các acid hữu cơ, lipid và các phenol khác (Bravo, 1998)

Polyphenol được chia thành nhiều nhóm dựa vào số vòng phenol mà chúng chứa và dựa vào cấu trúc phân tử mà gắn những vòng này với một phân

tử khác Theo Pandey and Rizvi (2009) thì polyphenol được chia thành các nhóm chính sau: phenolic acid, flavonoid, stilbene và lignan (Bảng 2.1)

Gần đây, các hợp chất polyphenol được cho là có khả năng ức chế chất sinh ung thư và chất gây đột biến Ngoài ra, tác dụng chống oxy hóa và giảm đau của polyphenol đóng góp vào tác dụng điều trị dự phòng hoặc bảo vệ cơ thể Các hợp chất polyphenol tan trong nước, vì phần lớn đều ở dạng kết hợp với đường như một glycoside và ở trong không bào Một số polyphenol có chứa gốc pyrocatechin hoặc pyrogallic nên chúng có thể tham gia phản ứng oxy hóa khử, phản ứng cộng và phản ứng ngưng tụ Polyphenol có tính acid nên dễ dàng phản ứng với dung dịch kiềm để tạo thành muối tan trong nước Polyphenol đóng vai trò như những kháng thể chống lại tác nhân gây bệnh; nhiều polyphenol có hoạt tính vitamin P có tác dụng làm bền thành mạch, hạn chế các hiện tượng chảy máu dưới da; còn là chất chống oxy hóa, dập tắt các quá trình tạo ra gốc tự do gây bệnh (Đái Duy Ban, 2008) Pandey and Rizvi

(2009) polyphenol có khả năng loại trừ các gốc tự do, tham gia điều biến hoạt động của enzyme, có tác dụng như chất kháng sinh, chống lại dị ứng, ngăn

ngừa bệnh tiêu chảy, ung thư và viêm nhiễm trong thử nghiệm in vitro

Bảng 2.1: Các nhóm polyphenol khác nhau về cấu trúc và các thí dụ

Polyphenols Chất điển hình Nguồn Cấu trúc hóa học

1 Phenolic acids Gallic acid

Protocatechinic acid Caffeic acid

Ferulic acid

Việt quất Ngũ cốc Hạt có dầu Quả mơ

Cà rốt Quả citrus

2 Flavonoids Quercetin

Myricetin Catechins Cyanidin

Táo Nho Hành Đậu nành

3 Stilbenes Resveratrol

Piceids Astringins

Nho Đậu phộng Quả lựu Quả mộng

4 Lignans Secoisolariciresinol

Maltairesinol

Kiều mạch Hạt lanh Hạt mè Lúa mạch

(Nguồn: Pandey and Rizvi, 2009)

2.2.2 Hợp chất flavonoid

Flavonoid là hợp chất màu phổ biến nhất trong thực vật được tổng hợp bằng con đường phenylpropanoid; có hơn 4.000 flavonoid khác nhau đã được xác định; có trong tất cả các bộ phận của cây như: lá, quả, phấn hoa, rễ, gỗ; có cấu trúc dạng C6-C3-C6 trong đó C6 là một vòng benzene gắn với C3 Tại các vòng có gắn một hoặc nhiều nhóm hydroxyl (-OH) tự do hoặc đã thay thế một phần cho nên bản chất là polyphenol (Pandey and Rizvi, 2009) Theo Đái Duy Ban (2008) flavonoid được phân thành nhiều loại dựa vào tình trạng oxy hóa vòng pyran trung tâm Cấu trúc cơ bản của flavonoid là nhân 2-phenyl-benzopyrane hoặc flavane, gồm có hai vòng benzene A và B liên kết với vòng sáu cạnh C (Hình 2.3)

Hình 2.3: Cấu trúc hóa học chung của flavonoid

(Nguồn: Shohaib et al., 2011)

Pandey and Rizvi (2009) phân chia flavonoid thành 6 phụ nhóm như: flavonol, flavone, flavanone, flavanol, anthocyanin và isoflavone Sự khác nhau trong mỗi nhóm xuất phát từ sự khác nhau số lượng và sự sắp xếp của

nhóm hydroxyl, mức độ alkyl hóa hoặc sự glycoside hóa Theo Archivio et al

(2007), flavonoid cũng được chia thành 6 phụ nhóm, tùy thuộc vào tình trạng oxy hóa của vòng trung tâm gồm có flavonol, flavone, flavanone, isoflavone, anthocyanidin và flavanol (catechin, proanthocyanidin) (Bảng 2.2)

Dmitrienko et al (2012) và Kannan (2011) cho rằng flavonoid có nhiều

hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, kích thích miễn dịch, chống ung thư; bảo vệ tim, gan, sóng radio và sự lão hóa; chống nghẽn mạch máu, dị ứng, viêm nhiễm và virus; ngăn ngừa bệnh đái tháo đường; ức chế sự phát triển tế bào và có những ảnh hưởng lên sự trao đổi chất ở động vật có vú Flavonoid hoạt động như chất chống oxy hóa trong việc bảo vệ các bệnh ung thư và bệnh tim mạch (Ho, 2012) Các hợp chất flavonoid có nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm cũng như trong công nghiệp hoa cắt cành Các flavonoid có nhiều vai trò như tạo màu, vị, bảo vệ chống oxy hóa chất béo, bảo vệ các

vitamin và enzyme trong thực phẩm

Trong những năm gần đây, flavonoid được chứng minh là có những hoạt tính sinh học đặc biệt và khiến mọi người quan tâm nhiều hơn Nhiều nghiên cứu đã cho thấy flavonoid có nhiều hoạt tính chữa bệnh như chống ung nhọt, viêm loét, lão hóa, oxy hóa; kháng vi khuẩn, kháng nấm, hạn chế tổn thương gan, chống ung thư, u bướu và bảo vệ thành mạch, ảnh hưởng lên hoạt động của các enzyme oxy hóa khử lipoxygenase, cyclooxygenase, proteinkinase C, tyrosine kinase, trung hòa các gốc tự do có hại và bảo vệ oxy hóa màng tế bào

và DNA, từ đó có thể chống lão hóa và các bệnh thoái hóa như bệnh Alzheimer và Parkinson Phối hợp với vitamin C để tăng cường bảo vệ thành mạch máu và làm giảm sự chảy máu cam; có thể giúp phòng ngừa và trị bệnh đục thủy tinh thể, giảm các mối nguy bệnh tim mạch bằng cách làm giảm mức LDL cholesterol, ngăn chặn việc hình thành cục máu đông, ngăn chặn sự xơ

vữa thành mạch máu (Shohaib et al., 2011)

Bảng 2.2: Các nhóm phụ khác nhau của flavonoid cùng với cấu trúc và thí dụ

1 Flavonols Quercetin

Kaempferol Myricetin Isorhammetin

Hành Táo, việt quất Trà, quả mộng Oliu, chuối Rượu vang đỏ

2 Flavanones Naringenin

Hesperetin Eriodictyol

Cam Chanh Khóm Quả nho

3 Flavanols Epicatechin

Catechin Gallocatechin EGC, ECG, EGCG Theaflavin

Rau diếp Việt quất Nho Trà xanh, trà đen

Mậm, táo

4 Flavones Apigenin

Luteolin

Táo, chanh Cần tây Chanh Ngò tây Bạc hà

Củ cải đường

5 Anthocyanins Cyanidin

Delphinidin Malvidin Pelargonidin Peonidin Petunidin

Việt quất Anh đào Nho Mâm xôi Dâu tây

6 Isoflavones Daidzein

Genistein Glycitein Biochanin A Formononetin

Đậu nành Cây họ đậu

(Nguồn: Pandey and Rizvi, 2009)

2.2.3 Hợp chất anthocyanin

Anthocyanin là nhóm chất tạo sắc tố lớn nhất, rất phổ biến trong tự nhiên, thuộc nhóm flavonoid Anthocyanin được tìm thấy trong hoa, trái, lá, thân, hạt và rễ của thực vật; có mặt ở hầu hết các loài thực vật, kể cả họ cây xương rồng, củ cải đường góp phần tạo nên màu sắc cho hoa, quả và một số thành phần khác của cây, tạo màu từ đỏ đến thẫm, từ xanh đến hồng, từ vàng đến không màu, thậm chí tạo màu đen ở một số thực vật Anthocyanin không

có mặt trong các loài động vật, thực vật biển hoặc vi sinh vật Anthocyanin là những mono hay diglycoside do gốc đường glucose, galactose, rhamnose kết hợp với gốc aglycon có màu gọi là anthocyanidol Khi thủy phân anthocyanin thu được đường và anthocyanidol Anthocyanin hòa tan trong nước, còn anthocyanidol thì không hòa tan trong nước (Mazza, 1993; Delgardo, 2000;

Đặng Thị Thu và ctv., 2009) Cấu trúc các hợp chất anthocyanin phổ biến có

trong nguyên liệu thực phẩm (Hình 2.4)

Hình 2.4: Cấu trúc hóa học của các anthocyanidin chính: (1)-pelargonidin;

(2)-cyanidin; (3)-peonidin; (4)-delphinidin; (5)-petunidin; (6)-malvidin

(Nguồn: Horbowicz et al., 2008)

Thực tế các anthocyanin được sử dụng như những chất màu trong thực phẩm ở vùng pH 3,5-5,5 Có tổng cộng 539 anthocyanin được phân lập từ thực vật Các anthocyanin xuất hiện phổ biến trong thực phẩm là cyanidin (Cy; 30%), delphinidin (Dp; 22%), pelargonidin (Pg; 18%), peonidin (Pn; 7,5%), malvidin (Mv; 7,5%) và petunidin (Pt; 5%) Trong đó cyanidin, delphinidin và pelargonidin là các anthocyanin không methyl hóa, được hiện diện trong tự nhiên nhiều hơn ba hợp chất anthocyanin được methyl hóa peonidin, malvidin

và petunidin (Kannan, 2011) Nói chung, các anthocyanin hòa tan tốt trong nước và trong dung dịch bão hòa Màu sắc của các anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, các chất màu hiện diện và nhiều yếu tố khác Khi tăng số lượng nhóm OH trong vòng benzene thì màu càng xanh đậm (trong vòng B có thể có 1, 2 hoặc 3 nhóm OH) Mức độ methyl hoá các nhóm OH ở trong vòng benzene càng cao thì càng màu đỏ Nếu nhóm OH ở vị trí thứ 3 kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo số lượng các gốc đường được đính vào nhiều hay ít Khi đun nóng lâu, các anthocyanin có thể

bị phá huỷ và mất màu, đặc biệt là các anthocyanin của dâu tây, anh đào, củ cải đỏ Ngược lại, các anthocyanin của phúc bồn tử đen cùng trong điều kiện

đó lại không bị thay đổi Nhìn chung khi gia nhiệt các chất màu đỏ dễ dàng bị

phá huỷ, còn chất màu vàng thì khó hơn (Đặng Thị Thu và ctv., 2009)

Các anthocyanin có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm; hoạt tính chống oxy hoá; khả năng thu dọn gốc tự do; hấp thụ tia cực tím; anthocyanin còn có nhiều tác dụng khác đã được công bố như: điều trị bệnh đái tháo đường, bệnh về thị giác, duy trì tính thấm của thành mạch, bảo vệ thành mạch, bảo vệ gan Anthocyanin có tác dụng điều trị các bệnh về tim, ung thư, viêm khớp (arthritis), tăng cường huyết quản, nuôi da, cân bằng sản xuất histamine

và những bệnh khác có liên quan đến gốc tự do (Đặng Thị Thu và ctv., 2009)

2.2.4 Hợp chất tannin

Một trong những khái niệm chính xác nhất về tannin được đưa ra bởi

Harvath (1981) “Tannin là hợp chất phenolic có trọng lượng phân tử cao, có chứa các nhóm hydroxyl và các nhóm chức khác (như carboxyl) có khả năng

tạo phức với protein và các phân tử lớn khác trong môi trường đặc biệt”

Khái niệm tannin không bao gồm những chất phenol đơn giản hay gặp cùng với tannin, như acid gallic, các catechin, acid chlorogenic chúng được coi là các pseudotannin Tannin thường được chia thành hai nhóm chính: tannin thủy

phân và tannin ngưng tụ hay proanthocyanidin (Bele et al., 2010)

Tannin thủy phân (HT- hydrolized tannins) là các ester của đường hoặc polyol với nhiều phân tử acid phenolic Phân tử đường thường là glucose Acid phenolic có thể là acid gallic (gatotannin) hay acid hexahydroxydiphenic (HHDP) và dẫn xuất oxy hóa của nó là acid dehydroxylhexahydroxydiphenic (DHHDP), acid ellagic (ellagitannin) HT thường có hàm lượng thấp trong cây Khi thủy phân chúng tạo thành acid gallic, epigallic và đường

Tannin ngưng tụ (condensed tannins) còn được gọi là tannin pyrocatechic (Hình 2.5), tồn tại trong cây phổ biến hơn HT Chúng là các oligomer hay polymer của các đơn vị flavonoid nối với các sườn carbon C-C

không bị cắt khi thủy phân, như catechin, epicatechin hoặc các chất tương tự Catechin có thể tồn tại ở dạng monomer nhưng không có tính chất thuộc da và không phải là tannin

Hình 2.5: Tannin ngưng tụ

(Nguồn: Rahim and Kassim, 2008)

Tannin là các hợp chất polyphenol có trong thực vật có vai trò trong nhiều mặt của cuộc sống hàng ngày Tannin là những hợp chất cấu tạo dựa trên acid tannic và acid gallic, rất phổ biến trong gỗ, vỏ thân, gỗ, quả, lá và rễ cây Tannin tan tốt trong nước Tannin tồn tại cả trong cây hạt trần và hạt kín Tannin chủ yếu có trong không bào và chất sáp bề mặt của cây Chúng không làm ảnh hưởng đến chuyển hóa của cây Chỉ sau khi màng tế bào bị vỡ và chết, chúng mới hoạt động và có tác dụng chuyển hóa Tannin là các hợp chất phenolic có khả năng tủa với protein Chúng gồm nhóm oligomer và polymer Không phải chỉ có tannin kết hợp và tủa với protein (một số phenolic khác như pyrogallol và resorcinol cũng có tính chất này) Không phải tất cả các polyphenol tủa với protein hay tạo phức với polysaccharide (Đái Duy Ban, 2008; Nguyễn Thượng Dong, 2006)

Tannin là hợp chất oligomeric với nhiều đơn vị cấu trúc và nhiều nhóm phenolic tự do Trọng lượng phân tử từ 500 đến hơn 20.000 dalton Tannin tan trong nước tạo dung dịch keo, nhưng độ hòa tan của chúng phụ thuộc vào mức

độ polymer hóa Ngoài ra, tannin còn tan được trong cồn và acetone Tannin

phản ứng với sắt chloride và tủa với muối kim loại nặng, gelatin Tannin có thể tạo phức với protein, tinh bột, cellulose, muối khoáng Tính chất của tannin

thủy phân là bị thủy phân trong môi trường acid nhẹ, kiềm nhẹ, nước nóng hay

enzyme (tannase) tạo thành carbohydrate và acid phenolic Tannin ngưng tụ như pyrocatechic khó tan trong nước hơn pyrogallic và còn được gọi là flobatanin

do dễ tạo thành chất màu đỏ dưới tác dụng của acid hoặc enzyme

Do khả năng tạo tủa với protein nên tannin có tác dụng chữa tiêu chảy, cũng như tác dụng chống chảy máu của các thuốc có hàm lượng tannin cao Tannin có thể kết tủa với kim loại nặng và alkaloid nên thường được dùng để chữa ngộ độc kim loại và alkaloid Tác dụng ức chế sinh ung thư của tannin chủ yếu do khả năng kết hợp của tannin với các chất gây ung thư Tannin ở nồng độ cao ức chế hoạt động của các enzyme, nhưng ở nồng độ thấp chúng thường kích thích hoạt tính của enzyme Tannin tham gia vào quá trình trao đổi chất và các quá trình oxy hóa khử trong cây Tannin có tác dụng kháng khuẩn nên có tác dụng bảo vệ cây Các hợp chất tannin có tác dụng giảm đau tại chỗ do làm giảm tác dụng của đầu dây thần kinh trung ương (ức chế và diệt

vi khuẩn); cầm máu do tác dụng làm se hệ mao mạch; có tác dụng chữa bệnh trĩ, viêm miệng và họng Tannin, đặc biệt là tannin thủy phân có hoạt tính sinh học thấp theo đường uống do có khả năng tạo phức với protein nên có độ tan thấp trong chất béo Tannin thủy phân tồn tại hầu như trong ruột ở độ pH trung tính và kiềm hơn là pH acid, mức độ thủy phân hầu như phụ thuộc hoàn toàn vào hệ vi sinh vật trong ruột Acid gallic và epigallic có tác dụng độc đối với gan Sử dụng tannin với liều cao trong thời gian dài, có thể gây tổn thương cho gan (Nguyễn Thượng Dong, 2006; Đái Duy Ban, 2008)

2.3 Hoạt động chống oxy hóa của các hợp chất có hoạt tính sinh học

từ thực vật và phương pháp đánh giá

Trong y học, chất chống oxy hóa là các enzyme hoặc hợp chất hữu cơ mà

có khả năng chống lại sự phá hủy bởi sự oxy hóa trong các mô tế bào động vật Trong công nghiệp thực phẩm, chất chống oxy hóa được định nghĩa là những hợp chất tự nhiên hoặc tổng hợp mà có thể bảo vệ hoặc trì hoãn các ảnh hưởng có hại của oxygen lên sản phẩm như dầu mỡ, xà phòng, cao su và thực phẩm (Aguirre and Borneo, 2013)

Các chất chống oxy hóa được ghi nhận vì khả năng bảo vệ sức khỏe và giảm bớt mối nguy bệnh ung thư, tăng huyết áp và bệnh tim mạch (Wolfe and

Liu, 2003; Valko et al., 2007) Hoạt động của chất chống oxy hóa trong thực vật đã được chứng minh bởi nhiều nhà nghiên cứu (Hinnerburg et al., 2006; Kumar et al., 2006; Cousins et al., 2007) Các chất chống oxy hóa tự nhiên có

nhiều trong các thực vật ăn được, đặc biệt trong rau gia vị và thảo mộc (Faujan

et al., 2009; Nanasombat and Teckchuen, 2009) Rau gia vị và thảo mộc chứa

nguồn hợp chất phenolic tốt như flavonoids, phenolic acid và alcohols, stilbenes, tocopherols, tocotrienols; acid ascorbic và carotenoid mà đã được

công bố và cho thấy hoạt động chống oxy hóa tốt (Maizura et al., 2011) Số

lượng lớn thực vật trên toàn thế giới có khả năng chống oxy hóa mạnh

(Katalynic et al., 2006; Kumaran and Karunakaran, 2007) và khả năng khử gốc tự do (Vellosa et al., 2006; Sukantha et al., 2012)

Các chất chống oxy hóa hữu ích vì chúng bảo vệ cơ thể chống lại sự phá hủy do oxy hóa Một vài hợp chất chống oxy hóa có thể được sinh ra trong cơ thể gọi là chất chống oxy hóa nội sinh; nhưng số lượng không đủ để bảo vệ cơ thể chống lại sự oxy hóa Vì thế, số lượng đầy đủ các chất chống oxy hóa là điều quan trọng để ngăn cản sự phát triển của các gốc tự do và sự phá hủy oxy hóa trong cơ thể Thực vật là nguồn giàu hợp chất chống oxy hóa tự nhiên có thể bổ sung cho cơ thể con người (Bhusari and Kumar, 2014)

Oxy hóa là một quá trình hóa học tự nhiên trong cơ thể có thể sản xuất các gốc tự do, đây là những phân tử có tính không ổn định cao và có thể gây phá hủy tế bào Các gốc tự do có thể làm suy yếu tế bào và là nguyên nhân của rất nhiều bệnh, gồm bệnh Alzheirmer, ung thư, bệnh về mắt, bệnh tim, bệnh

Parkinson và viêm khớp (Rao et al., 2012) Nhiều nghiên cứu đã được thực

hiện trên thực vật thuốc cho thấy có sự liên quan giữa thành phần hóa học

trong chúng và khả năng chống oxy hóa (Amarowicz et al., 2004; Miliauskas

et al., 2004; Manian et al., 2008)

Sự oxy hóa là sự chuyển điện tử từ nguyên tử này sang nguyên tử khác

(Yaseen et al., 2010) Nó đại diện cho một phần cần thiết trong quá trình trao

đổi chất của chúng ta và sự sống hiếu khí nói chung, từ oxygen là chất nhận điện tử ở lớp ngoài cùng trong hệ thống lớp điện tử sẽ chuyển năng lượng ở

dạng ATP (Bors et al., 1990) Vấn đề này có thể nảy sinh các dòng điện tử tạo

ra các gốc tự do như là các gốc tự do có nhóm oxygen ở trung tâm xem như là nhóm oxygen phản ứng (Reactive Oxygen Species –ROS) bao gồm các gốc superoxide (O2-), peroxyl (ROO*), alkoxyl (RO*) , hydroxyl (OH-) và nitric oxide (NO*) (Hamdoon, 2009) ROS có lẽ là rất có hại vì chúng có thể tấn công lipid của màng tế bào, protein trong các mô bào hoặc các enzyme, carbohydrate và DNA để làm thay đổi sự oxy hóa dẫn đến phá hủy màng tế bào, mất protein chức năng và phá hủy DNA Sự phá hủy oxy hóa này được xem là nguyên nhân chủ yếu của sự lão hóa và nhiều bệnh suy thoái như bệnh

tim mạch, những hoạt động khác thường của cơ thể và ung thư (Mohammad et al., 2011) Con người đã tạo ra hệ thống chống oxy hóa để bảo vệ chống lại

các gốc tự do Hệ thống này bao gồm một vài chất chống oxy hóa được sản sinh trong cơ thể (chất chống oxy hóa nội sinh) và những chất chống oxy hóa khác được thu nhận từ khẩu phần ăn (chất chống oxy hóa ngoại sinh)

(Mohammed et al., 2013) Ngoài ra, sự oxy hóa là một trong những nguyên

nhân chính làm hư hỏng hóa học, kết quả là làm mùi ôi hoặc làm thay đổi chất lượng dinh dưỡng, màu sắc, mùi vị, cấu trúc và sự an toàn của thực phẩm

(Frankel and Meyer, 2000; Carpenter et al., 2007)

Sự chống oxy hóa có liên quan tới hợp chất có thể trì hoãn hoặc ức chế

sự oxy hóa lên lipids và những phân tử khác bằng sự ức chế sự khởi xướng hoặc lan truyền chuỗi phản ứng oxy hóa và vì thế có thể ngăn chặn và sửa

chữa sự hư hỏng tế bào thể bởi oxygen (Tachakittirungrod et al., 2007) Thực

vật, gồm thảo mộc và các loài gia vị, chứa nhiều hợp chất hóa học, là nguồn chất chống oxy hóa tự nhiên tiềm năng như phenolic diterpenes, flavonoids,

alkaloids, tannins và phenolic acids (Amor et al., 2002; Cai et al., 2004; Moure et al., 2001) Các chất chống oxy hóa tự nhiên có thể bảo vệ tế bào

khỏi sự phá hủy dẫn đến suy yếu và là nguyên nhân của sự lão hóa, bệnh thoái

hóa và ung thư (Ringman et al., 2005) Việc nâng cao sức khỏe sẽ có hiệu lực

với các chất chống oxy hóa tự nhiên từ thực vật và nhóm cây gia vị thông qua việc bảo vệ cơ thể bằng cách trung hòa các ROS (Olanlokun and Akomolafe, 2013) Trong những năm gần đây, các chất chống oxy hóa tự nhiên trong trái cây và rau quả đã thu hút sự quan tâm của người tiêu dùng và cộng đồng khoa học Các nghiên cứu về dược lý lâm sàng đã chứng minh rằng những người thường xuyên sử dụng rau quả thì sẽ ít bị các bệnh động mạch vành ở tim và

bệnh ung thư (Scarborough et al., 2009; Skuladottir et al., 2006; Ling et al.,

2010) Nhiều thực phẩm tự nhiên có chứa các chất chống oxy hóa có thể loại trừ các gốc tự do Một vài nghiên cứu đã chứng minh các hợp chất phenolic như flavonoids, phenolic acids và tannins là những chất chống oxy hóa có hiệu

quả hơn vitamin C và vitamin E (Shi et al., 2010) Các hợp chất phenolic cũng

có nhiều chức năng sinh học khác nhau gồm hoạt động chống viêm, chống ung thư và chống xơ vữa động mạch, các hoạt động này có thể liên quan đến

các hoạt động chống oxy hóa của chúng (Amarowicz et al., 2010) Các nghiên

cứu khác cũng đã chứng minh có sự liên quan ở mức độ cao giữa hoạt động chống oxy hóa tổng của một vài loại trái cây với hàm lượng phenolic trong

hợp như butylated hydroxytoluene (BHT) và butylated hydroxyanisole (BHA)

đã được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, mặc dù việc sử dụng chúng đã tạo

ra những nghi vấn về độc tính vì có thể chúng là tiền chất để gây ung thư, hơn nữa những chất này có độ hòa tan trong nước thấp, hoạt tính chống oxy hóa ở

mức trung bình (Ito et al., 1985; Barlow, 1990; Brunet et al., 2006) Vì thế,

việc thay thế các chất oxy hóa tổng hợp bằng các chất chống oxy hóa tự nhiên

được đề xuất (Kumar et al., 2012) Sự gia tăng việc sử dụng dịch trích thực vật

trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm là nhằm mục đích ứng dụng và tìm ra các hợp chất có hoạt tính sinh học quý, việc nghiên cứu có hệ

thống các thực vật thuốc là điều quan trọng cần thực hiện (Nostro et al., 2000; Brunet et al., 2005)

Thuật ngữ “hoạt động chống oxy hóa” và “khả năng chống oxy hóa” có ý nghĩa khác nhau: hoạt động chống oxy hóa đề cập tới động lực học phản ứng giữa một chất chống oxy hóa và chất tiền oxy hóa hoặc gốc khử, trong khi khả năng chống oxy hóa đo lường hiệu quả của sự biến đổi nhiệt động học của một chất oxy hóa thăm dò trên phản ứng với một chất chống oxy hóa Đo lường mức độ hoạt động chống oxy hóa và khả năng chống oxy hóa của thực phẩm được thực hiện để so sánh ý nghĩa của hàm lượng chất chống oxy hóa của thực phẩm để chuẩn đoán và trị bệnh suy yếu tế bào liên quan đến các bệnh thuộc lĩnh vực hóa sinh Một chất chống oxy hóa có thể được định nghĩa là “bất cứ phân tử mà khi hiện diện ở nồng độ thấp, so với phân tử oxy hóa, có thể trì hoãn hoặc ức chế sự oxy hóa đáng kể” Để rõ hơn, các chất chống oxy hóa được chia theo kiểu truyền thống thành 2 nhóm: các chất chống oxy hóa cắt

chuỗi và các chất chống oxy hóa phòng ngừa (Apak et al., 2013)

Cơ chế cắt chuỗi: L* + AH  LH + A*; LO* + AH  LOH + A*; LOO*+ AH  LOOH + A*; Vì thế, gốc khởi nguồn (bằng phản ứng với gốc lipid) hoặc sự lan truyền (bằng phản ứng với gốc peroxyl hoặc alkoxyl) các bước được ngăn chặn Ngược lại các chất chống oxy hóa phòng ngừa làm chậm lại tốc độ oxy hóa, thí dụ như chuyển ion kim loại ở dạng phức càng cua có thể

ức chế phản ứng Fenton-type, có thể sản xuất ra gốc tự do: Fe2+ + H2O2 

Một cách phân loại cơ bản để đánh giá chất chống oxy hóa là dựa vào kiểu phản ứng: đánh giá dựa vào sự chuyển nguyên tử hydrogen (HAT- hydrogen atom transfer) và đánh giá dựa vào sự chuyển điện tử (ET- electron

transfer) (Apak et al., 2013)

Đánh giá dựa vào HAT là đo lường khả năng của một chất chống oxy hóa dập tắt gốc tự do (thường là gốc peroxyl) bởi sự nhường nguyên tử hydrogen Cơ chế là nguyên tử hydrogen (H) của phenol (Ar-OH) được chuyển đến gốc ROO* có thể được tóm tắt bằng phản ứng: ROO* + AH/ArOH

 ROOH + A*/ArO* Đánh giá HAT bao gồm đánh giá khả năng hấp thu gốc oxygen (ORAC- oxygen radical absorbance capacity) và TRAP- total peroxyl radical-trapping antioxidant parameter

Đánh giá dựa vào ET là đo lường khả năng của một chất chống oxy hóa trong việc khử chất oxy hóa và sẽ thay đổi màu sắc khi khử Mức độ thay đổi màu sẽ tăng hoặc giảm độ hấp thu của cực dò ở bước sóng đã cho và liên quan đến nồng độ chất chống oxy hóa trong mẫu Bao gồm phương pháp: ABTS- 2,2’-Azinobis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid; TEAC- Trolox-equivalent antioxidant capacity; DPPH- 2,2-di(4-tert-octylphenyl)-1-picrylhydrazyl; FRAP- Ferric reducing antioxidant power; CUPRAC- Cupric

reducing antioxidant capacity (Apak et al., 2013)

Đánh giá hoạt động chống oxy hóa trong thực phẩm và trong hệ thống sinh học có thể được chia làm 2 nhóm: đánh giá sự peroxyde hóa chất béo và đánh giá khả năng loại khử gốc tự do (Miguel, 2011) Trong đánh giá sự peroxyde hóa lipid nhiều chất nền lipid được sử dụng và hoạt động chống oxy hóa trong hệ thống này có thể được xác định bằng cách đo lường chất nền và chất oxy hóa được tiêu thụ, các hợp chất trung gian hoặc sản phẩm cuối cùng được hình thành Để đo lường hoạt động loại khử gốc tự do có nhiều phương pháp nhưng có thể nhóm lại thành 2 hướng, theo phản ứng hóa học gồm: đánh giá dựa vào chuyển electron và chuyển nhóm hydrogen Ngoài ra, đánh giá sự tác động chống lại nhiều nhóm oxygen hoạt động và nhóm nitrogen hoạt động (O2-, HO, NO3- , NO, H2O2) là cần thiết và được thực hiện phổ biến (Apac et al., 2007; Miguel, 2011)

Khả năng chống oxy hóa của anthocyanin hiện diện trong nhiều loại trái khác nhau được biểu thị bằng nhiều phương pháp đánh giá khác nhau: khả năng hấp thụ gốc oxygen (ORAC), đánh giá dựa vào sự chuyển nhóm

hydrogen (Wang et al., 1997; Prior et al., 1998; Wang and Lin, 2000; Zheng

and Wang, 2003; Steed and Truong, 2008); năng lực khử sắt (FRAP); hoạt động khử gốc tự do (DPPH); trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC),