Luận văn Nghiên cứu sản xuất thức uống đóng chai từ nhân trần

13 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về nhân trần Hiện nay, thị trường nguyên liệu đông dược có 4 loại thảo mộc được gọi với tên giống nhau là nhân trần, thuộc nhóm các thảo dược thanh nhiệt táo thấp. Ta có thể tạm chia 4 loại dược thảo này thành 2 nhóm theo xuất xứ. Nhóm dược thảo thu hái tại Việt Nam gồm 3 loại cùng loài có tên dược liệu là: Herba Adenosmatic Bracteosi, Herba A. Indiani và Herba A.Caerulei. Ba loại Nam dược này được y học cổ truyền nước ta coi như có cùng tính vị, công dụng. Nhóm nhập khẩu từ Trung Quốc có 1 loại là Herba Artemisiae Capillaris, khác loài với 3 loại Nam dược kể trên. Loại Đông dược này đã được y học Trung Quốc sử dụng từ lâu nhưng chúng tôi thấy chưa có nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam.[3] Tuy nhiên, cả 4 loại thảo mộc nói trên đều được nhân dân ta sử dụng một cách tự phát như là nguyên liệu nấu nước mát, giúp thanh nhiệt, giải độc cho cơ thể [3],[4]. Vì vậy, trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi sẽ khảo sát cả bốn loại thảo mộc đã nêu để chọn loại thích hợp nhất làm nguyên liệu cho sản xuất thức uống đóng chai. 2.1.1 Nhân trần Tía 2.1.1.1 Hệ thống phân loại Họ : Hoa mõm sói Scrophulariaceae Tên khoa học: Adenosma bracteosum Bonati. Tên khác : Nhân trần Tây Ninh, Nhân trần nhiều lá bắc, Tuyến hương lá hoa. [5] 14 2.1.1.2 Đặc điểm hình thái Cây nhân trần Tía thuộc loại cây thân thảo, rất thơm, cao 20 - 30cm; ít phân nhánh. Thân có 4 cạnh, nhẵn hoặc có lông tuyến rải rác. Cành màu tím đỏ. Lá cây có hình phiến thon, dài 2-2.5cm, rộng 6-8mm, nửa ôm thân, mép hơi có răng nhọn ở nửa trên, mặt dưới có ít lông và có tuyến. Cụm hoa nhân trần Tía có hình trụ, mọc ở đầu cành. Đài hoa có 5 lá đài hình tim nhọn, kích thước không đều, rời nhau, có lông rậm và có tuyến ở mép. Tràng hoa cao 5mm, màu lam, có lông rải rác ở mặt ngoài, môi trên tròn, môi dưới dài bằng môi trên và chia thành 3 thùy hình trứng. Cây có quả dạng quả nang, hình nón tròn, cao 3mm. Quả không lông, màu nâu và có nhiều hạt. [4], [5], [20] Hình 2.1: Đặc điểm hình thái cây nhân trần Tía Adenosma bracteosum Bonati 1. Cây mang hoa ; 2. Lá 3. Hoa ; 4. Lá đài 5. Đài hoa ; 6. Quả 2.1.1.3 Đặc điểm sinh thái Đối với loài đang được trồng và mọc hoang tại Campuchia, Lào và Việt Nam: cây thường mọc vào mùa mưa trên đất sét ẩm, các bờ ruộng ở độ cao từ 300 đến 800m; 1 2 3 4 5 6 15 mọc tốt trên đất có phèn ở vùng thấp và dọc đường đi một số nơi từ Kontum, Đắc Lắc tới Tây Ninh, thành phố Hồ Chí Minh. [5], [20] 2.1.1.4 Thành phần hoá học Thành phần cây có các flavonoid, hợp chất polyphenol, phenolic, saponin, coumarin, tinh dầu... Tinh dầu chiếm 0.6% lượng chất khô trong cây. Thành phần chính gồm carvacrol 27%, carvacrol methyl ether 28% và β-bisabolen 34.4%. Đáng chú ý là carvacrol. Hợp chất này là dẫn xuất phenol có tác dụng kháng khuẩn mạnh nhất trong thành phần của các loại tinh dầu thực vật đã biết hiện nay. [3], [4], [26]. 2.1.1.5 Tính vị Adenosma bracteosum Bonati đã được dùng trong y học cổ truyền để phòng ngừa và chữa trị các bệnh lý về tiêu hóa và gan mật. Đây là loại thực vật gây được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới do khả năng phòng chống viêm gan, chữa viêm gan virus, bảo vệ gan trước các hóa chất hóa độc hại. [12] Cây thường được sử dụng trong dân gian với tác dụng hỗ trợ tiêu hóa, lợi mật, tiêu độc, lợi tiểu, chữa cảm cúm, táo bón, bệnh vàng da...[4] Bộ phận dùng: toàn cây. Tên dược liệu là Herba Adenosmatic Bracteosi. [5] Hình 2.2 Dược liệu khô Herba Adenosmatic Bracteosi 16 2.1.1.6 Nghiên cứu và ứng dụng Công trình “Nghiên cứu thành phần phenolic trong Adenosma bracteosum Bonati” của Viện Dược liệu Việt Nam đã phân lập và tách chiết các hợp chất polyphenol trong Nhân trần tía. Ngoài ra, bằng cách sử dụng phổ UV, IR và NMR, họ đã phân lập và xác định được cấu trúc của 1 flavon lạ là scutellarein-6-O-glycoside. Scutellarein đã được biết đến trong tự nhiên nhưng đây là lần đầu tiên các nhà khoa học đã phân lập và xác định được scutellarein-6-O-glycoside hiện diện trong Nhân trần tía Adenosma bracteosum Bonati của Việt Nam. [12] Protecliv là một sản phẩm thuốc được bào chế từ 50% cao Nhân trần tía và 50% tảo Spirulina có tác dụng chống nhiễm độc gan do tác dụng phụ của Rifampicin và các dẫn xuất Rifampicin (INH và RIF) ở các bệnh nhân phải điều trị bệnh lao bằng các loại thuốc này. [19] Tác dụng tăng tiết mật: thí nghiệm trên chuột lang cho thấy dịch chiết nhân trần Tây Ninh làm tăng tiết mật 24.7% so với lô đối chứng. Độc tính cấp: toàn cây Nhân trần tía chặt nhỏ, phơi khô, chiết cồn 400. rồi cô cách thủy đến dịch đậm đặc. Cho chuột uống với liều tương đương dược liệu khô là 300g/kg, chuột không chết. Chữa viêm gan virus trên lâm sàng: Bệnh viện Chợ Quán thành phố Hồ Chí Minh đã dùng Nhân trần tía chữa trị viêm gan virus cho các bệnh nhân, kết quả số bệnh nhân khỏi hẳn là 24%, số bệnh nhân có chuyển biến khá và tốt là 46.6%.[4] So sánh đối chiếu thành phần hóa học với nhóm dược liệu chữa bệnh gan như Artichoke, Sylybum marianum (cây kế),.. có thể dự đoán thành phần hóa học giúp chữa bệnh gan chủ yếu của cây Nhân trần tía là nhóm flavonoid, acid nhân thơm. Các nhóm 17 hydroxy phenolic trong những hợp chất này làm tăng cường khả năng chống oxy hóa của tế bào gan. Mặt khác, các saponin có vai trò chính trong việc kích thích ăn uống, hỗ trợ tiêu hóa.[4] 2.1.2 Nhân trần bồ bồ 2.1.2.1 Hệ thống phân loại Họ : Scrophulariaceae Tên khoa học : Adenosma indianum (Lour.) Merr Tên khác : Bồ bồ, Nhân trần đực, Nhân trần hoa đầu, Chè nội, Chè cát.[5] 2.1.2.2 Đặc điểm hình thái Cây Nhân trần bồ bồ thuộc loại cây thân thảo, sống một năm, cao 20-60cm. Lá mọc đối, cuống ngắn, hình mác, mép khía răng và có lông. Hoa nhỏ, màu tím, mọc tụ tập thành hình đầu ở ngọn. Quả nang có nhiều hạt nhỏ. [4], [5], [20]. Hình 2.3: Nhân trần bồ bồ (Adenosma indianum (Lour.) Merr.) 18 2.1.2.3 Đặc điểm sinh thái Đối với loài trồng tại Nam Trung Quốc, Ấn Độ, Malaysia, Việt Nam: cây mọc hoang ở ven đồi, bờ ruộng ở miền núi và cao nguyên có độ cao 200-600m. Ở nước ta, cây mọc hoang tại vùng đồi núi trung du Bắc bộ. Dược liệu thường được thu hái vào mùa hè thu, khi cây đang có hoa và dùng ở dạng tươi hay phơi khô âm can. [5], [20] 2.1.2.4 Thành phần hoá học Trong cây có saponin triterpen, acid nhân thơm, coumarin, flavonoid và tinh dầu. Tinh dầu màu vàng nhạt, chiếm 0.7-1% lượng chất khô trong cây. Thành phần tinh dầu gồm: l-fenchon 33.5%, l-limonen 22.6%, α humulen 11.6%, cineol 5.9%, fechol, piperitenon oxid và sesquiterpen oxid.[3], [4] 2.1.2.5 Tính vị Dược liệu có vị cay, hơi đắng, tính ấm, có tác dụng kháng khuẩn, làm ra mồ hôi, lợi mật, lợi tiểu, kích thích tiêu hoá, thường dùng chữa viêm gan do virus, vàng da, tiểu ít, nhức mắt, chóng mặt, sản phụ nữ kém ăn, dùng ngoài trị viêm da. Bộ phận dùng: toàn cây. Tên dược liệu là Herba Adenosmatis Indiani. [3], [5] 2.1.2.6 Nghiên cứu và ứng dụng: Hình 2.4: Sản phẩm viên nén Abivina 19 Viên nén Abivina do Viện Dược liệu sản xuất từ A. Indianum đã được thử nghiệm lâm sàng trên các bệnh nhân viêm gan B mạn tính thể hoạt động. Kết quả là: thời gian mất triệu chứng bệnh (mệt mỏi, kém ăn, rối loạn tiêu hóa, vàng da, đau tức hạ sườn phải...) của bệnh nhân ở nhóm 1 (dùng Abivina) và nhóm 2 (dùng Interferon) tương đương nhau, đồng thời ngắn hơn nhiều so với nhóm 3 (nghỉ ngơi, ăn uống tốt, dùng vitamin, glucose và thuốc lợi mật). Tuy nhiên, nhóm dùng Abivina không biểu hiện tác dụng phụ nào trong khi gần 2/3 bệnh nhân dùng Interferon bị sốt nhẹ. Abivina cũng làm mất triệu chứng các dạng bệnh viêm gan trên cả người lớn và trẻ em, làm tăng tiết mật ở bệnh nhân bị cắt túi mật, bảo vệ gan trước tác hại của thuốc điều trị lao... Thuốc có thể dùng cho các thai phụ bị viêm gan B nhằm bảo vệ thai nhi khỏi tác hại của bệnh này. Như vậy, so với Interferon, Abivina có hiệu quả tương đương trong việc làm mất các triệu chứng bệnh, lại không có tác dụng phụ, giá rẻ hơn đến 100 lần.[59] 2.1.3 Nhân trần nam 2.1.3.1 Hệ thống phân loại Họ : Scrophulariaceae Tên khoa học : Adenosma caeruleum R.Br. (Adenosma glutinosum (L.) Druce Tên khác : Nhân trần Việt Nam, Tuyến hương.[5] 2.1.3.2 Đặc điểm hình thái Nhân trần nam cũng là cây thân thảo như hai loại nhân trần đã nêu trên nhưng có kích thước lớn hơn. Cây cao khoảng 1m, thân hình trụ đơn hay phân nhánh. 20 Lá ở phần dưới của cây đều mọc đối nhau nhưng các lá ở phần trên có khi mọc so le. Lá có hình xoan nhọn, khía tai bèo hay răng cưa, cuống dài 4-15mm. Hoa mọc ở nách lá thành chùm hay bông. Tràng hoa màu tía hay lam, chia thành 2 môi. Quả thuộc dạng quả nang dài, có mỏ ngắn nở thành 4 van. Quả mang nhiều hạt bé, hình trứng.[3], [4], [5], [20]. Hình 2.5: Nhân trần nam (Adenosma caeruleum R.Br.) 2.1.3.3 Đặc điểm sinh thái Ở nước ta, cây mọc hoang ở đồi núi, bờ ruộng, bãi trống ở nhiều nơi. Cũng có thể gieo trồng bằng hạt vào mùa xuân. Có thể thu hái toàn cây vào mùa hè khi cây đang ra hoa.[3] 2.1.3.4 Thành phần hoá học Trong cây có saponin triterpenoid, flavonoid, acid nhân thơm, coumarin và tinh dầu. Cả cây có 1% tinh dầu gồm: paraxymen, limonen, cineol anethol, sequiterpen...[3] 21 2.1.3.5 Tính vị Dược liệu có vị hơi cay, đắng, mùi thơm, tính ấm; tác dụng thanh nhiệt, khu phong, tiêu thũng, tiêu viêm, chống ngứa; cây tươi giã đắp hoặc nấu nước tắm để dùng ngoài.[3] Bộ phận dùng: toàn cây. Tên dược liệu là Herba Adenosmatis Caerulei. [5] Hình 2.6: Dược liệu khô Herba Adenosmatis Caerulei 2.1.3.6 Nghiên cứu và ứng dụng Bác sĩ đông y Lê Nam đã sử dụng Nhân trần nam như là một vị thuốc chính trong nghiên cứu giải độc dioxin cho nạn nhân chất độc da cam tại miền trung Việt Nam. Bài thuốc “Bát vị Bình can giải độc dioxin, đại bổ cộng” đã được chọn để dự thi các giải pháp khắc phục hậu quả dioxin tại nước ta. Thành phần bài thuốc gồm: nhân trần, sắn giây, rễ cỏ tranh, hà thủ ô, tầm gửi, đinh lăng, sinh hoặc thục địa, ngó sen. Trong đó, vị nhân trần được diễn giải là “dễ dùng vì có tính chất ôn hoà, vị nhạt, mùi thơm, vốn là một vị thuốc có tác dụng nhuận gan, bổ gan, bình can giáng hỏa. Do đó, xưa nay tiền nhân vẫn dùng nhân trần để giải độc”. [48] Nhân dân ta thường dùng Nhân trần nam phối hợp với các vị thuốc khác để chữa hoàng đản cấp tính; tiểu tiện vàng đục và ít; sản phụ ăn chậm tiêu. [3] Trung Quốc dùng cây này để chữa bệnh bại liệt trẻ em, thấp khớp đau nhức xương, đau dạ dày, rắn cắn, tổn thương do ngã, viêm mủ da, eczema, mề đay.[4] 22 2.1.4 Nhân trần bắc 2.1.4.1 Hệ thống phân loại Họ : Asteraceae Tên khoa học : Artemisia capillaris Thunb. Tên khác : Nhân trần Trung Quốc, Nhân trần hao, Ngải lá kim.[5], [51] 2.1.4.2 Đặc điểm hình thái Cây thân thảo, cao 0.5-1.5m, nhánh không lông, lá ở thân xẻ 1 lần, dài 10-25cm, đoạn hẹp nhọn, không lông; lá ở nhánh nhỏ dần. Chùm hoa ngắn ở nách lá hay ở ngọn nhánh. Hoa hình đầu cao 1.5-2mm, lá bắc không lông. Hoa ngoài cái, trong lưỡng tính. Quả bế, nhẵn. [51] Hình 2.7: Nhân trần bắc (Artemisia capillaris Thunb) 2.1.4.3 Đặc điểm sinh thái Cây của vùng Đông Á (Trung Quốc, Nhật Bản) được nhập khẩu và trồng làm cảnh, làm thuốc, có trồng ít ở Hà Nội và Đà Lạt. Thu hái khi cây đang có hoa sau đó cắt ngắn, phơi khô. Dược liệu khô màu trắng mốc, nhập hoàn toàn từ Trung Quốc.[5] 23 2.1.4.4 Thành phần hoá học Toàn cây có 0.23-0.30% tinh dầu, trong thành phần gồm có 6,7- dimethylesculentin, capillin, capillene, capillanol, capillarisin, β-pinen, acid chlorogenic. Trong quả có dimethylesculentin. [51] 2.1.4.5 Tính vị Dược liệu có vị cay, đắng, tính hơi hàn, tác dụng làm ra mồ hôi, giải nhiệt và chống vàng da. Bộ phận dùng: toàn cây. Tên dược liệu là Herba Artemisiae Capillaris. [5] Hình 2.8: Dược liệu khô Herba Artemisiae Capillaris 2.1.4.6 Nghiên cứu và ứng dụng Y học cổ truyền Trung Quốc dùng dược liệu này để chữa hoàng đản, các bệnh về mật, tiểu ít, mụn nhọt, ghẻ ngứa. [5], [51] Như vậy, bốn loại nhân trần nêu trên đều đã được Đông y sử dụng với mục đích tương tự nhau là thanh nhiệt, giải độc gan, tăng tiết mật, hỗ trợ tiêu hóa, sát khuẩn… Hiện nay, với sự hỗ trợ của các kỹ thuật phân tích hiện đại, các hợp chất hóa học có trong thành phần của các loại Đông dược tạo nên dược tính của chúng đã và đang được nghiên cứu ngày càng nhiều. 24 2.2 Hóa học cây thuốc Các hợp chất thiên nhiên, nhất là hợp chất thứ cấp, chính là đối tượng trong nghiên cứu, sản xuất dược liệu và các chế phẩm từ dược liệu do tác dụng sinh lý, dược lý của chúng. Vì vậy, việc nhận diện các nhóm hoạt chất đó đã được xây dựng thành quy trình chuẩn trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Bên cạnh đó, kiến thức về hóa học cây thuốc luôn đóng vai trò quan trọng trong mọi mục đích sử dụng dược thảo. [7], [10] Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng hàm lượng cao của các chất chống oxy hóa trong các loại Đông dược, nhất là nhóm âm dược thanh nhiệt, tạo nên khả năng giải độc gan của chúng [4], [15], [16], [17]. Mặt khác, các saponin chính là nhóm chất có tác dụng kích thích tiêu hóa. [28], [51] Vì vậy, trong khuôn khổ hạn hẹp của luận văn này, chúng tôi chỉ trình bày những hiểu biết của mình về saponin và một số nhóm hoạt chất chống oxy hóa thuộc nhóm polyphenol và đã được chứng minh là có trong nhân trần. 2.2.1 Nhóm tinh dầu Thành phần của tinh dầu có thể là hydrocarbon béo hoặc thơm và các dẫn xuất của chúng (alcol, ceton, ester…). Thành phần trong tinh dầu chia thành 2 nhóm chính là terpenoid (chủ yếu là monoterpen) và dẫn xuất phenol. Hình 2.9: Cấu tạo carvacrol 25 Đại học Dublin đã nghiên cứu và thấy rằng, với nồng độ từ 0.025 – 0.05 %, carvacrol có thể ức chế Escherichia coli O157: H7 trong môi trường dịch thể ở các nhiệt độ khác nhau từ 40C đến 370C [31]. Carvacrol ngăn cản sự hình thành và phát triển roi bơi của các chủng E. coli O157: H7 và Salmonella spp. [40], đồng thời, kích thích vi khuẩn sản xuất một lượng đáng kể các protein sốc nhiệt 60 (heat shock protein- HSP60) [41]. Vì vậy, carvacrol có khả năng ức chế sự phát triển của các chủng vi khuẩn này. Hình 2.10: Cấu tạo 1,8- cineol Nghiên cứu trên các bệnh nhân hen suyễn nặng cho thấy, 1,8-cineol có khả năng làm giảm các cơn hen suyễn ngay cả khi di chuyển bằng đường hàng không. Nguyên nhân là do 1,8-cineol ức chế quá trình chuyển hóa acid rachidonic và sản xuất cytokine trong các tế bào monocyte ở người. Do đó, nó kìm hãm sự tăng tiết các chất gây viêm ở bệnh nhân hen suyễn. [47] 2.2.2 Nhóm triterpenoid Triterpenoid thuộc nhóm terpenoid, là nhóm hợp chất tự nhiên có phân tử cấu tạo bởi 1 hoặc nhiều đơn vị isoprene. Chúng là những chất tan trong dầu có tác dụng ngăn ngừa và kìm hãm sự phát triển của các tế bào ung thư. Triterpenoid được chia thành 3 nhóm dựa vào cấu trúc: không vòng, 4 vòng, 5 vòng. 26 * Triterpenoid không vòng: Squalen * Triterpenoid 4 vòng: thuộc loại squalenoxid (mọi vòng 6C đều ở cấu hình trans với nhau), lanosterol, protosterol, agnosterol, cycloaudinol. * Triterpenoid 5 vòng: được chia làm 3 nhóm: Nhóm α-amyrin: α-amyrin, acid ursolic, acid asiatic, acid centoic…, nhóm này có rất ít trong tự nhiên. Nhóm β-amyrin: β-amyrin, acid oleanolic, acid albigenic…, nhóm này chiếm đa số trong sapogenin triterpen phổ biến nhất là saponin của acid oleanolic. Nhóm lupeol: lupeol, betulin, taraxasterol…nhóm dẫn xuất này cũng ít gặp. HO α − Amyrin HO β − Amyrin HO CH2OH R Butelin 2.2.3 Nhóm alkaloid Alkaloid là một nhóm hỗn hợp phân tử có chứa nitơ, phức tạp về mặt hóa học nên chúng có tác dụng dược lý đặc thù quan trọng, nhất là đối với hệ thần kinh. 27 Morphin Chúng có khả năng chống ung thư, giảm sự co thắt, giảm đau, giảm tiêu chảy…Với một lượng nhỏ có alkaloid là chất độc gây chết người nhưng lại có khi nó là thần dược trị bệnh đặc hiệu.[4] 2.2.4 Nhóm coumarin Coumarin được xem là dẫn xuất lacton của acid ortho-hydroxycynamic, C9H6O2. [9] Hầu hết coumarin tự nhiên đã biết (trên 700 chất) tồn tại trong cây dưới dạng tự do, một số ít có dạng glycoside. Coumarin phổ biến nhất ở thực vật là Umbelliferin (7- Hydroxycoumarin).[10] Coumarin Umbelliferin Mỗi loại coumarin có tác dụng dược lý khác nhau như chống đông máu, làm giãn động mạch vành và mạch ngoại vi, chống co thắt, làm giãn cơ…. Tính chất này có liên quan đến nhóm -OH ở vị trí C4 trong cấu trúc phân tử. [10] Vitamin K Khả năng chống đông máu của coumarin và dicoumarin có được do chúng có cấu tạo tương tự vitamin K. Tính chất này sẽ mất đi nếu nhóm –OH ở C4 bị thay thế bởi nhóm chức khác.[35] Dựa vào cấu tạo hóa học, có thể chia coumarin thành 4 nhóm chính: [9], [10] 28 * Coumarin đơn giản: là dẫn xuất của umbelliferon, chỉ thay đổi nhóm thế ở vòng benzen (hydroxyl, methoxyl, prenyl). Ví dụ: Osthol Osthol * Pyranocoumarin: vòng pyran gắn với hệ benzopyron có nguyên tử Oxy ở vị trí C7. Ví dụ: Seselin. Seselin * Furocoumarin: có vòng furan gắn với nhân benzen. Nhóm thế là những đuôi methoxy và prenoid. Ví dụ: Marmesin. Marmesin * Coumarin khác thường: là những coumarin có nhóm thế ở vòng pyron. Ví dụ: 7-hydroxy 4 methyl coumarin. 7-hydroxy 4 methyl coumarin 2.2.5 Nhóm anthraquinon Anthraquinon là những chất kích thích nhuận tràng, tạo ra sự co bóp thành ruột và kích thích bài tiết, tạo nên tính thanh nhiệt hay tính “mát” của đông dược.[9] Emodin 1 loại anthraquinon Anthraquinon là 1 trong 4 loại sản phẩm khử hóa của quinon. Phần lớn anthraquinon tồn tại dưới dạng glycosid và có nhóm –OH ở vị trí C1 và C8. [10] 29 2.2.6 Nhóm flavonoid Flavonoid thuộc nhóm acid polyphenolic có cấu tạo khung 15 carbon, dạng C6-C3-C6. Sự biến đổi dạng oxy hóa của phần giữa liên kết C3 quy định tính chất, lớp, hạng của các hợp chất trong nhóm. Các lớp hợp chất đó gồm: Flavon, Hình 2.11: Khung Flavonoid Flavanol, Flavonol, Flavanonol, Isoflavon, Chalcon, Dyhydrochalcon, Auron, Anthocyanidin, Catechin, Flavan-3,4-diol. Flavonoid thường ở dạng glycosid, trong đó một hoặc nhiều nhóm hydroxyl phenolic hóa hợp với phần đường. Flavonoid chống oxy hóa mạnh và hữu ích trong việc lưu thông máu, kháng nấm, kháng virus, chống dị ứng, bảo vệ hoạt động của gan, làm bền thành mạch, ngăn xuất huyết, chống co giật, giảm đau, giảm các triệu chứng thời kỳ mãn kinh ở phụ nữ…[9], [10] 2.2.7 Nhóm saponin Saponin là thành phần hoạt tính chính trong nhiều loại thảo dược. Chúng là các glycoside ở nhiều dạng khác nhau chia thành 2 nhóm: steroid và triterpenoid. Ở các cây 2 lá mầm như nhân trần, thường chỉ có các saponin triterpenoid. [28] Các nghiên cứu gần đây ở bộ lạc Masai tại Đông Phi cho thấy, mặc dù có chế độ ăn chủ yếu là các sản phẩm từ động vật giàu cholesterol và chất béo bão hòa nhưng 30 lượng cholestrol trong huyết tương của họ lại rất thấp. Điều này được giải thích là do bộ lạc này có dùng các loại thảo mộc giàu saponin.[48] Cơ chế hoạt động của saponin là tạo phức với cholesterol hoặc với các chất 3-β-hydroxysteroid khác hay các acid mật, giúp đào thải các chất béo không cần thiết, làm sạch cơ thể [42]. Một trong những chương trình nghiên cứu nổi bật nhất về đề tài này là của Tiến sĩ Rene Malinow, Trung tâm Linh trưởng Oregon, đã chứng minh saponins làm giảm cholesterol trong cơ thể bằng cách ngăn sự tái hấp thu và tăng sự bài tiết chúng, tương tự cơ chế hoạt động của các thuốc làm giảm làm cholesterol hiện nay như cholestyramin. [52] Vì vậy, người ta tin rằng saponin hữu dụng trong các chế độ ăn kiêng nhằm kiểm soát lượng cholesterol trong máu [52] và ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư. [42], [55] 2.2.8 Nhóm anthocyanosid Anthocyanoside Thuộc nhóm chất chống oxy hóa, duy trì chức năng bình thường của hệ vi tuần hoàn tại mắt, cải thiện thị lực ban đêm, giảm mệt mỏi điều tiết.[9] 2.2.9 Nhóm tannin Tất cả thực vật đều có chất tanin. Tanin làm se và co các mô của cơ thể, chúng làm ngưng chảy máu và ngăn ngừa nhiễm trùng, bảo vệ mô bị nhiễm trùng, giảm sự giãn mạch.[9], [10] Các tannin được chia thành 2 nhóm: 31 ™ Các tannin có thể thủy phân được, có đặc tính ester. Chúng là dẫn xuất của acid gallic và acid protocatechic. Hai acid gallic kết hợp với nhau tạo thành acid digallic. Acid này có vai trò trong việc tạo thành tannin.[55] ™ Các tannin không thể thủy phân được: Trong thành phần có catechin và gallocatechin. Hai chất này khi phản ứng với acid gallic sẽ cho ta catechingallate và gallocatechingallate.[55] Hình 2.11: Digallic acid Hình 2.12: Catechingallate 2.3 Các nguyên liệu phụ trong sản xuất thức uống 2.3.1 Chất tạo ngọt - Mật ong Theo Dược điển Việt Nam III, mật ong là mật của con Ong mật châu Á (Apis cerana Fabricus) hay Ong mật châu Âu (Apis mellifera L.), họ Ong mật (Apidae). Đó là chất lỏng đặc sánh, hơi trong và dính nhớt, có màu trắng đến vàng nhạt hoặc vàng cam đến nâu hơi vàng. [25] Ủy ban tiêu chuẩn thực phẩm (CAC - Codex Alimentarius Commission) nêu định nghĩa như sau: Mật ong là chất ngọt không lên men, do ong lấy mật hoa hoặc dịch tiết từ bộ phận sống khác trên cây chế tạo ra, sau khi chế biến và trộn với những chất liệu đặc biệt rồi bảo quản đạt đến độ chín trong bánh tổ mật.[2] 32 2.3.1.1 Thành phần hóa học Mật ong có tính hút ẩm, hàm lượng nước trong mật ong có thể thấp hoặc hơi cao hơn giới hạn, thường là 18.6%. Hệ enzym trong mật ong bảo vệ cho mật không bị hỏng trong quá trình bảo quản.[2] Bảng 2.1: Quy định của EU đối với các thành phần có trong mật ong 1 Nước ≤21% 2 Đường khử ≥ 65% 3 Đường sucrose ≤ 5% 4 Tro ≤1% 5 Acid tự do ≤ 40ml đương lượng / kg 6 Amylase ≥ 3 độ Gothe 7 Hydroxymethylfurfural ≤ 40mg/kg 2.3.1.2 Tính vị Mật ong có tên đông dược là Bách hoa cao hay Bách hoa linh, mùi thơm, vị rất ngọt, tính cam, bình. Mật ong có tác dụng bổ trung, nhuận táo, chỉ thống, giải độc. Chủ trị: Tỳ vị hư nhược, đau thượng vị, ho, táo bón, giải độc, điều hoà các vị thuốc.[25] 2.3.2 Acid citric (C6H8O7.H2O) Để tạo cho thức uống có vị chua dịu, ngăn chặn sự phát triển của nhóm vi sinh vật ưa kiềm hoặc trung tính, người ta có thể dùng một số acid thực phẩm như: acid citric, acid tartric, acid lactic,…Thông dụng nhất là acid citric do acid này tạo cho thức uống có mùi vị tương tự như các loại nước quả. 33 Acid citric ở dạng tinh thể thường có màu trắng, không mùi, có vị chua, hòa tan được trong nước và cồn. Ở quy mô công nghiệp, acid citric được sản xuất bằng các phương pháp lên men dịch đường (thường sử dụng nấm mốc Aspergillus niger) [29] 2.4 Thị trường nước giải khát Việt Nam và hướng phát triển Hiệp hội Bia Rượu Nước giải khát Việt Nam (BRNGKVN) khẳng định thị trường đồ uống tại Việt Nam là một thị trường đầy tiềm năng và sẽ tiếp tục tăng trưởng nhanh chóng. Đây cũng là một trong 5 thị trường thức uống không cồn đang tăng trưởng nhanh nhất thế giới. Theo “Quy hoạch phát triển ngành BRNGKVN đến năm 2015, tầm nhìn 2025”, trước mắt, đến năm 2010. Việt Nam sẽ sản xuất và tiêu thụ 2.1-2.2 tỷ lít nước giải khát mỗi năm, bình quân 24-25 lít/người/năm. Thực tế này buộc các doanh nghiệp Việt Nam phải có một tư duy, một nỗ lực thật sự mạnh mẽ nhằm tìm đúng hướng phát triển. [58] WHO đã thống kê rằng 80% dân số thế giới sử dụng cây cỏ cho chăm sóc sức khỏe ban đầu. Tại Pháp, 45% thuốc trong danh mục thuốc được lưu hành trên thị trường là thảo mộc. Tuy nhiên, ở nước ta, một trong các vấn đề về của ngành dược hiện nay là sự thiếu phổ cập kiến thức sử dụng cây thuốc dân gian. [57] Xu hướng ứng dụng Dinh dưỡng liệu pháp (Nutriotherapy), sử dụng các thực phẩm thiên nhiên và sản phẩm từ thảo mộc trên thế giới ngày càng tăng, trong đó có dòng sản phẩm nước giải khát. Nhiều quốc gia có mức tiêu thụ ngành hàng này lên tới hàng trăm triệu hecto lít mỗi năm. Trên phương diện giải khát thanh nhiệt cho cơ thể, bản thân các loại thức uống phải có tác dụng thanh nhiệt theo nghĩa của từ trong đông y, làm hạ nhiệt độ “bốc hỏa” của cơ thể, giúp phòng và điều trị một số bệnh.[5], [58] 34 Những nghiên cứu khoa học trong ngành công nghiệp chế biến thức uống ở nước ta hiện nay cần tập trung vào các đề chính sau đây: Æ Khuyến khích nghiên cứu và sản xuất các loại thức uống từ thảo mộc: xây dựng qui trình kỹ thuật chế biến một số nước cốt của các loại thảo mộc, nhất là các loại thảo mộc thu hái được dễ dàng ở Việt Nam, đồng thời, khuyến khích việc chế biến nước chiết từ thảo mộc đóng chai, đóng hộp giấy, tận dụng các thiết bị sẵn có của ngành chế biến đồ hộp để làm nước giải khát cao cấp… Æ Mở rộng nghiên cứu kỹ thuật điều hương từ các đơn hương tự nhiên và tổng hợp. Khuyến khích nghiên cứu làm các loại nước cốt hương cho nước giải khát. Æ Khảo sát đầu tư kỹ thuật, trang thiết bị sản xuất các loại nước quả lên men nhẹ, lên men có gas. Khảo sát việc trang bị một số thiết bị làm nước quả, nước ngọt đóng hộp, kết hợp trang trí nhãn và trình bày vỏ hộp sáng, đẹp, hấp dẫn. Nghiên cứu tự sản xuất bao giấy lót PE hoặc tráng paraffin để thay chai thủy tinh. [1], [24] 2.5 Tổng quan về quy trình sản xuất thức uống từ thảo mộc 2.5.1 Phân loại thức uống ™ Theo sự có mặt của CO2 (gas): gồm có nhóm thức uống có gas và không có gas. ™ Theo nguồn gốc: gồm nhóm thức uống tự nhiên (nước khoáng, nước nho,…) và thức uống không tự nhiên (pha chế từ đường, hương liệu, màu…) ™ Theo công nghệ: gồm ba nhóm là thức uống pha chế (pha chế từ rau quả hoặc từ các hương liệu tổng hợp); thức uống thiên nhiên (nước khoáng, nước suối); nước giải khát lên men chứa hàm lượng cồn nhỏ hơn 1% [1], [24] 35 2.5.2 Quy trình sản xuất thức uống từ thảo mộc: 2.5.2.1 Qui trình công nghệ tổng quát chế biến thức uống từ thảo mộc [24] : Hình 2.13: Sơ đồ qui trình công nghệ tổng quát chế biến thức uống từ thảo mộc 36 2.5.2.2 Thuyết minh quy trình: ™ Xử lý nước Thông thường, nước sẽ qua các khâu như khử sắt, lọc cát, lọc than. Sau đó, nước được làm mềm nhằm tách các ion Ca2+, Mg2+. Cuối cùng, nước được vô trùng bằng tia tử ngoại hoặc ozon… để đạt tiêu chuẩn vệ sinh.[22] ™ Nấu syrup, lọc và làm nguội syrup Syrup là dung dịch đường có nồng độ chất khô cao, dao động từ 63 ÷ 65% (khối lượng). Syrup có thể được nấu từ saccharose hoặc tinh bột. Tại Việt Nam, syrup chỉ được nấu từ đường saccharose theo 1 trong 2 cách sau: Æ Nấu syrup đường saccharose Æ Nấu syrup đường nghịch đảo (hỗn hợp glucose và fructose với tỷ lệ mol là 1:1). Phương pháp này làm tăng hàm lượng chất khô và độ ngọt cho syrup; ổn định chất lượng syrup; tăng khả năng ức chế vi sinh vật trong syrup. Có thể sử dụng một trong hai tác nhân xúc tác quá trình nghịch đảo saccharose là acid và invertase. [22] ™ Chuẩn bị dịch cốt Methanol 80 % được coi là dung môi vạn năng trong chiết xuất các thành phần dược liệu [10]. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất thức uống, nước chiếm một tỷ lệ cao hơn rất nhiều so với các chất hóa học khác và ảnh hưởng đến những tính chất cảm quan, độ bền hóa học của sản phẩm. Mặt khác, nước là nguồn nguyên liệu dễ tìm, không độc hại và rẻ tiền. Vì vậy, nước thường được dùng là dung môi cho quá trình ly trích các chất từ nguyên liệu thảo mộc. [24] 37 Trên nguyên tắc, trích ly là thực hiện quá trình chiết tách các chất hòa tan nằm trong nguyên liệu vào dung môi, quá trình hòa tan này xảy ra cho đến khi đạt đến sự cân bằng nồng độ trích ly ở bên trong và bên ngoài nguyên liệu. [24] Hiện nay, để chiết xuất các hoạt chất thiên nhiên nói chung hay chiết xuất dược liệu, người ta có thể sử dụng rất nhiều phương pháp từ cổ điển thông dụng đến hiện đại như: ngâm nóng, hồi lưu, cô quay chân không, dùng siêu âm, xung điện, dung môi siêu tốc, khí hóa lỏng tới hạn, chiết xuất ngược pha, lỏng – lỏng,…. Theo phương pháp truyền thống, quá trình nấu nước mát từ nhân trần thường được tiến hành như sau: Ö Nguyên liệu được rửa qua bằng nước sạch để loại bỏ các tạp chất như cát, bụi… Ö Cho nguyên liệu vào nước sôi trong 10 phút và giữ ổn nhiệt 85 ÷ 900C trong khoảng 30 phút, pH trung tính, tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi dao động từ 1:150 đến 1:200 (10 gam nguyên liệu và 1,5 - 2 lít nước). Ö Kết thúc quá trình nấu, để nguội tự nhiên dịch chiết, gạn lấy dịch và bỏ bã. [49] Để tối ưu hóa quá trình trích ly, cần tác động vào các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình trích ly, xác định các thông số tỷ lệ giữa nguyên liệu / dung môi, nhiệt độ, pH, thời gian thích hợp cho quá trình. [24] ™ Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình trích ly: Æ Bề mặt tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu càng lớn thì hiệu suất trích ly càng cao. Vì vậy, có thể nghiền hoặc băm nhỏ nguyên liệu trước khi cho vào dung môi. Tuy nhiên, kích thước của nguyên liệu cũng chỉ giảm đến một mức độ nhất định vì nếu không sẽ tạo nhiều cặn trong dịch trích và làm phức tạp cho quá trình xử lý tiếp theo. 38 Æ Tốc độ chuyển động của dung môi cũng có ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. Do đó, trong thực tế người ta sử dụng các thiết bị trích ly có cánh khuấy để nâng cao hiệu suất quá trình. Æ Tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi: tùy theo từng loại nguyên liệu, phương pháp thực hiện quá trình trích ly mà ta chọn tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi tối ưu bằng các kết quả thu được từ thực nghiệm. Tuy nhiên, không sử dụng quá nhiều dung môi nhằm giảm chi phí thiết bị và nhiên liệu, đồng thời hạn chế sự pha loãng dịch trích. Æ Nhiệt độ trích ly: nhiệt độ cao có tác dụng làm tăng tốc độ khuếch tán và làm giảm độ nhớt. Tuy nhiên, chỉ nên tăng nhiệt độ đến một giới hạn nhất định vì khi nhiệt độ tăng cao sẽ xảy ra những phản ứng hóa học không cần thiết trong quá trình trích ly và làm tổn thất các cấu tử quý mẫn cảm với nhiệt có trong dịch trích. Mặt khác, chi phí năng lượng để thực hiện quá trình cũng sẽ tăng. Æ Thời gian trích ly: thời gian trích ly tăng thì lượng các chất khuếch tán sẽ tăng nhưng việc tăng thời gian phải có giới hạn. Khi đã đạt được độ trích ly cao nhất, nếu kéo dài thời gian trích ly sẽ làm giảm đi hiệu quả kinh tế. Ngoài ra, tùy thuộc tính chất của nguyên liệu, người ta có thể tiến hành trích ly dưới áp suất cao để tạo chênh lệch áp suất hoặc ngâm nguyên liệu trước khi trích ly nhằm làm lỏng các mối liên kết bên trong nguyên liệu, hoặc thay đổi pH của dung môi trích ly để tăng cường sự hòa tan của một số chất và làm tăng hiệu suất quá trình trích ly [24]. ™ Pha chế 39 Đây là quá trình hòa lẫn dịch cốt với các nguyên liệu như nước, chất tạo ngọt, chất tạo chua, chất tạo hương, màu… Các loại nước giải khát pha từ hương liệu tự nhiên và các dịch cốt có nguồn gốc từ thực vật (rễ, lá cây…) thường được pha chế theo phương pháp lạnh để giữ hương vị và chất lượng cho sản phẩm.[22], [24] Các thành phần sử dụng trong quá trình pha chế phải được pha trộn tuân thủ theo thứ tự một cách nghiêm ngặt. Thông thường, đầu tiên người ta phối trộn dịch cốt trích ly từ các nguyên liệu thực vật với chất tạo ngọt, tiếp theo là chỉnh pH bằng cách bổ sung acid thực phẩm. Các chất bảo quản, chất màu và chất tạo hương thường được cho vào sau cùng. Sau đó, hỗn hợp được khuấy trộn đến đồng nhất.[22] ™ Chiết rót và hoàn thiện sản phẩm Sản phẩm thức uống được phân phối vào bao bì bằng các thiết bị chiết rót tự động hoặc bán tự động. Bao bì được làm kín bằng các thiết bị ghép mí, đóng nắp.[22] ™ Thanh trùng sản phẩm Thanh trùng là quá trình làm giảm lượng vi sinh vật trong các sản phẩm nhằm kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm. Phương pháp thanh trùng nhiệt được dùng phổ biến hơn cả. Theo đó, thiết lập chế độ thanh trùng cho một loại sản phẩm là xác định nhiệt độ và thời gian thanh trùng cần thiết để đảm bảo hợp lý nhất yêu cầu tiêu diệt vi sinh vật, giữ được giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan của sản phẩm, đồng thời tiết kiệm được năng lượng sử dụng.[24] 40 Như vậy, ở Việt Nam, thị trường nhân trần rất đa dạng và phong phú. Để xác định chính xác loại nhân trần phù hợp cho việc nghiên cứu và sản xuất thức uống đóng chai từ nhân trần, chúng tôi đã tiến hành khảo sát 4 loại nhân trần hiện có trên thị trường. Nội dung nghiên cứu gồm những công việc chủ yếu sau đây: Để đáp ứng được các tiêu chuẩn về mặt lựa chọn nguyên liệu thích hợp, chúng tôi đã tiến hành một số phương pháp phân tích trên nhân trần. 1. Thực hiện các phương pháp phân tích hóa lý: nhằm xác định cơ sở chọn lựa nguyên liệu phù hợp để sản xuất thức uống từ thảo mộc nhân trần. 2. Thực hiện phương pháp trích ly để thu nhận dịch cốt từ nhân trần. Xác định các thông số công nghệ tối ưu của quá trình trích ly để nâng cao chất lượng dịch chiết và hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất. 3. Thực hiện các phương pháp đánh giá cảm quan: nhằm lựa chọn công thức phối chế đảm bảo sản phẩm có màu sắc và mùi vị phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng. 4. Thực hiện phương pháp thanh trùng sản phẩm: sản phẩm được đảm bảo về mặt chất lượng vệ sinh và thời quan bảo quản tối thiểu là 03 tháng ở nhiệt độ phòng.