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 đơng dược cĩ 4 loại thảo mộc được gọi với tên giống nhau là nhân trần, thuộc nhĩm các thảo dược thanh nhiệt táo thấp. Ta cĩ thể tạm chia 4 loại dược thảo này thành 2 nhĩm theo xuất xứ. Nhĩm dược thảo thu hái tại Việt Nam gồm 3 loại cùng lồi cĩ 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 cĩ cùng tính vị, cơng dụng. Nhĩm nhập khẩu từ Trung Quốc cĩ 1 loại là Herba Artemisiae Capillaris, khác lồi với 3 loại Nam dược kể trên. Loại Đơng dược này đã được y học Trung Quốc sử dụng từ lâu nhưng chúng tơi thấy chưa cĩ nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam.[3] Tuy nhiên, cả 4 loại thảo mộc nĩi 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 khuơn khổ luận văn này, chúng tơi sẽ khảo sát cả bốn loại thảo mộc đã nêu để chọn loại thích hợp nhất làm nguyên liệu cho sản xuất thức uống đĩng chai. 2.1.1 Nhân trần Tía 2.1.1.1 Hệ thống phân loại Họ : Hoa mõm sĩi 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 cĩ 4 cạnh, nhẵn hoặc cĩ lơng tuyến rải rác. Cành màu tím đỏ. Lá cây cĩ hình phiến thon, dài 2-2.5cm, rộng 6-8mm, nửa ơm thân, mép hơi cĩ răng nhọn ở nửa trên, mặt dưới cĩ ít lơng và cĩ tuyến. Cụm hoa nhân trần Tía cĩ hình trụ, mọc ở đầu cành. Đài hoa cĩ 5 lá đài hình tim nhọn, kích thước khơng đều, rời nhau, cĩ lơng rậm và cĩ tuyến ở mép. Tràng hoa cao 5mm, màu lam, cĩ lơng rải rác ở mặt ngồi, mơi trên trịn, mơi dưới dài bằng mơi trên và chia thành 3 thùy hình trứng. Cây cĩ quả dạng quả nang, hình nĩn trịn, cao 3mm. Quả khơng lơng, màu nâu và cĩ 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 lồi 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 cĩ 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 hố học Thành phần cây cĩ các flavonoid, hợp chất polyphenol, phenolic, saponin, coumarin, tinh dầu... Tinh dầu chiếm 0.6% lượng chất khơ 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 cĩ 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 phịng ngừa và chữa trị các bệnh lý về tiêu hĩa và gan mật. Đây là loại thực vật gây được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới do khả năng phịng chống viêm gan, chữa viêm gan virus, bảo vệ gan trước các hĩa chất hĩa độc hại. [12] Cây thường được sử dụng trong dân gian với tác dụng hỗ trợ tiêu hĩa, lợi mật, tiêu độc, lợi tiểu, chữa cảm cúm, táo bĩn, bệnh vàng da...[4] Bộ phận dùng: tồn cây. Tên dược liệu là Herba Adenosmatic Bracteosi. [5] Hình 2.2 Dược liệu khơ Herba Adenosmatic Bracteosi 16 2.1.1.6 Nghiên cứu và ứng dụng Cơng 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. Ngồi 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 cĩ 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 lơ đối chứng. Độc tính cấp: tồn cây Nhân trần tía chặt nhỏ, phơi khơ, chiết cồn 400. rồi cơ cách thủy đến dịch đậm đặc. Cho chuột uống với liều tương đương dược liệu khơ là 300g/kg, chuột khơng 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 cĩ chuyển biến khá và tốt là 46.6%.[4] So sánh đối chiếu thành phần hĩa học với nhĩm dược liệu chữa bệnh gan như Artichoke, Sylybum marianum (cây kế),.. cĩ thể dự đốn thành phần hĩa học giúp chữa bệnh gan chủ yếu của cây Nhân trần tía là nhĩm flavonoid, acid nhân thơm. Các nhĩm 17 hydroxy phenolic trong những hợp chất này làm tăng cường khả năng chống oxy hĩa của tế bào gan. Mặt khác, các saponin cĩ vai trị chính trong việc kích thích ăn uống, hỗ trợ tiêu hĩa.[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 cĩ lơng. Hoa nhỏ, màu tím, mọc tụ tập thành hình đầu ở ngọn. Quả nang cĩ 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 lồi trồng tại Nam Trung Quốc, Ấn Độ, Malaysia, Việt Nam: cây mọc hoang ở ven đồi, bờ ruộng ở miền núi và cao nguyên cĩ 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 cĩ hoa và dùng ở dạng tươi hay phơi khơ âm can. [5], [20] 2.1.2.4 Thành phần hố học Trong cây cĩ saponin triterpen, acid nhân thơm, coumarin, flavonoid và tinh dầu. Tinh dầu màu vàng nhạt, chiếm 0.7-1% lượng chất khơ 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 cĩ vị cay, hơi đắng, tính ấm, cĩ tác dụng kháng khuẩn, làm ra mồ hơi, lợi mật, lợi tiểu, kích thích tiêu hố, thường dùng chữa viêm gan do virus, vàng da, tiểu ít, nhức mắt, chĩng mặt, sản phụ nữ kém ăn, dùng ngồi trị viêm da. Bộ phận dùng: tồn 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 hĩa, vàng da, đau tức hạ sườn phải...) của bệnh nhân ở nhĩm 1 (dùng Abivina) và nhĩm 2 (dùng Interferon) tương đương nhau, đồng thời ngắn hơn nhiều so với nhĩm 3 (nghỉ ngơi, ăn uống tốt, dùng vitamin, glucose và thuốc lợi mật). Tuy nhiên, nhĩm dùng Abivina khơng 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 cĩ 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 cĩ hiệu quả tương đương trong việc làm mất các triệu chứng bệnh, lại khơng cĩ 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 cĩ 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 cĩ khi mọc so le. Lá cĩ hình xoan nhọn, khía tai bèo hay răng cưa, cuống dài 4-15mm. Hoa mọc ở nách lá thành chùm hay bơng. Tràng hoa màu tía hay lam, chia thành 2 mơi. Quả thuộc dạng quả nang dài, cĩ 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 cĩ thể gieo trồng bằng hạt vào mùa xuân. Cĩ thể thu hái tồn cây vào mùa hè khi cây đang ra hoa.[3] 2.1.3.4 Thành phần hố học Trong cây cĩ saponin triterpenoid, flavonoid, acid nhân thơm, coumarin và tinh dầu. Cả cây cĩ 1% tinh dầu gồm: paraxymen, limonen, cineol anethol, sequiterpen...[3] 21 2.1.3.5 Tính vị Dược liệu cĩ 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 ngồi.[3] Bộ phận dùng: tồn cây. Tên dược liệu là Herba Adenosmatis Caerulei. [5] Hình 2.6: Dược liệu khơ Herba Adenosmatis Caerulei 2.1.3.6 Nghiên cứu và ứng dụng Bác sĩ đơng 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 ơ, tầm gửi, đinh lăng, sinh hoặc thục địa, ngĩ sen. Trong đĩ, vị nhân trần được diễn giải là “dễ dùng vì cĩ tính chất ơn hồ, vị nhạt, mùi thơm, vốn là một vị thuốc cĩ tác dụng nhuận gan, bổ gan, bình can giáng hỏa. Do đĩ, 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 hồng 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 khơng lơng, lá ở thân xẻ 1 lần, dài 10-25cm, đoạn hẹp nhọn, khơng lơng; lá ở nhánh nhỏ dần. Chùm hoa ngắn ở nách lá hay ở ngọn nhánh. Hoa hình đầu cao 1.5-2mm, lá bắc khơng lơng. Hoa ngồi 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 Đơng Á (Trung Quốc, Nhật Bản) được nhập khẩu và trồng làm cảnh, làm thuốc, cĩ trồng ít ở Hà Nội và Đà Lạt. Thu hái khi cây đang cĩ hoa sau đĩ cắt ngắn, phơi khơ. Dược liệu khơ màu trắng mốc, nhập hồn tồn từ Trung Quốc.[5] 23 2.1.4.4 Thành phần hố học Tồn cây cĩ 0.23-0.30% tinh dầu, trong thành phần gồm cĩ 6,7- dimethylesculentin, capillin, capillene, capillanol, capillarisin, β-pinen, acid chlorogenic. Trong quả cĩ dimethylesculentin. [51] 2.1.4.5 Tính vị Dược liệu cĩ vị cay, đắng, tính hơi hàn, tác dụng làm ra mồ hơi, giải nhiệt và chống vàng da. Bộ phận dùng: tồn cây. Tên dược liệu là Herba Artemisiae Capillaris. [5] Hình 2.8: Dược liệu khơ Herba Artemisiae Capillaris 2.1.4.6 Nghiên cứu và ứng dụng Y học cổ truyền Trung Quốc dùng dược liệu này để chữa hồng đản, các bệnh về mật, tiểu ít, mụn nhọt, ghẻ ngứa. [5], [51] Như vậy, bốn loại nhân trần nêu trên đều đã được Đơng y sử dụng với mục đích tương tự nhau là thanh nhiệt, giải độc gan, tăng tiết mật, hỗ trợ tiêu hĩa, sát khuẩn… Hiện nay, với sự hỗ trợ của các kỹ thuật phân tích hiện đại, các hợp chất hĩa học cĩ trong thành phần của các loại Đơng dược tạo nên dược tính của chúng đã và đang được nghiên cứu ngày càng nhiều. 24 2.2 Hĩa 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 nhĩm hoạt chất đĩ đã được xây dựng thành quy trình chuẩn trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Bên cạnh đĩ, kiến thức về hĩa học cây thuốc luơn đĩng vai trị 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 hĩa trong các loại Đơng dược, nhất là nhĩm âm dược thanh nhiệt, tạo nên khả năng giải độc gan của chúng [4], [15], [16], [17]. Mặt khác, các saponin chính là nhĩm chất cĩ tác dụng kích thích tiêu hĩa. [28], [51] Vì vậy, trong khuơn khổ hạn hẹp của luận văn này, chúng tơi chỉ trình bày những hiểu biết của mình về saponin và một số nhĩm hoạt chất chống oxy hĩa thuộc nhĩm polyphenol và đã được chứng minh là cĩ trong nhân trần. 2.2.1 Nhĩm tinh dầu Thành phần của tinh dầu cĩ thể là hydrocarbon béo hoặc thơm và các dẫn xuất của chúng (alcol, ceton, ester…). Thành phần trong tinh dầu chia thành 2 nhĩm 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 cĩ thể ức chế Escherichia coli O157: H7 trong mơi 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 cĩ 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 cĩ khả năng làm giảm các cơn hen suyễn ngay cả khi di chuyển bằng đường hàng khơng. Nguyên nhân là do 1,8-cineol ức chế quá trình chuyển hĩa acid rachidonic và sản xuất cytokine trong các tế bào monocyte ở người. Do đĩ, nĩ kìm hãm sự tăng tiết các chất gây viêm ở bệnh nhân hen suyễn. [47] 2.2.2 Nhĩm triterpenoid Triterpenoid thuộc nhĩm terpenoid, là nhĩm hợp chất tự nhiên cĩ phân tử cấu tạo bởi 1 hoặc nhiều đơn vị isoprene. Chúng là những chất tan trong dầu cĩ tác dụng ngăn ngừa và kìm hãm sự phát triển của các tế bào ung thư. Triterpenoid được chia thành 3 nhĩm dựa vào cấu trúc: khơng vịng, 4 vịng, 5 vịng. 26 * Triterpenoid khơng vịng: Squalen * Triterpenoid 4 vịng: thuộc loại squalenoxid (mọi vịng 6C đều ở cấu hình trans với nhau), lanosterol, protosterol, agnosterol, cycloaudinol. * Triterpenoid 5 vịng: được chia làm 3 nhĩm: Nhĩm α-amyrin: α-amyrin, acid ursolic, acid asiatic, acid centoic…, nhĩm này cĩ rất ít trong tự nhiên. Nhĩm β-amyrin: β-amyrin, acid oleanolic, acid albigenic…, nhĩm này chiếm đa số trong sapogenin triterpen phổ biến nhất là saponin của acid oleanolic. Nhĩm lupeol: lupeol, betulin, taraxasterol…nhĩm dẫn xuất này cũng ít gặp. HO α − Amyrin HO β − Amyrin HO CH2OH R Butelin 2.2.3 Nhĩm alkaloid Alkaloid là một nhĩm hỗn hợp phân tử cĩ chứa nitơ, phức tạp về mặt hĩa học nên chúng cĩ tác dụng dược lý đặc thù quan trọng, nhất là đối với hệ thần kinh. 27 Morphin Chúng cĩ khả năng chống ung thư, giảm sự co thắt, giảm đau, giảm tiêu chảy…Với một lượng nhỏ cĩ alkaloid là chất độc gây chết người nhưng lại cĩ khi nĩ là thần dược trị bệnh đặc hiệu.[4] 2.2.4 Nhĩm 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 cĩ dạng glycoside. Coumarin phổ biến nhất ở thực vật là Umbelliferin (7- Hydroxycoumarin).[10] Coumarin Umbelliferin Mỗi loại coumarin cĩ tác dụng dược lý khác nhau như chống đơng máu, làm giãn động mạch vành và mạch ngoại vi, chống co thắt, làm giãn cơ…. Tính chất này cĩ liên quan đến nhĩm -OH ở vị trí C4 trong cấu trúc phân tử. [10] Vitamin K Khả năng chống đơng máu của coumarin và dicoumarin cĩ được do chúng cĩ cấu tạo tương tự vitamin K. Tính chất này sẽ mất đi nếu nhĩm –OH ở C4 bị thay thế bởi nhĩm chức khác.[35] Dựa vào cấu tạo hĩa học, cĩ thể chia coumarin thành 4 nhĩm chính: [9], [10] 28 * Coumarin đơn giản: là dẫn xuất của umbelliferon, chỉ thay đổi nhĩm thế ở vịng benzen (hydroxyl, methoxyl, prenyl). Ví dụ: Osthol Osthol * Pyranocoumarin: vịng pyran gắn với hệ benzopyron cĩ nguyên tử Oxy ở vị trí C7. Ví dụ: Seselin. Seselin * Furocoumarin: cĩ vịng furan gắn với nhân benzen. Nhĩm thế là những đuơi methoxy và prenoid. Ví dụ: Marmesin. Marmesin * Coumarin khác thường: là những coumarin cĩ nhĩm thế ở vịng pyron. Ví dụ: 7-hydroxy 4 methyl coumarin. 7-hydroxy 4 methyl coumarin 2.2.5 Nhĩm anthraquinon Anthraquinon là những chất kích thích nhuận tràng, tạo ra sự co bĩp thành ruột và kích thích bài tiết, tạo nên tính thanh nhiệt hay tính “mát” của đơng dược.[9] Emodin 1 loại anthraquinon Anthraquinon là 1 trong 4 loại sản phẩm khử hĩa của quinon. Phần lớn anthraquinon tồn tại dưới dạng glycosid và cĩ nhĩm –OH ở vị trí C1 và C8. [10] 29 2.2.6 Nhĩm flavonoid Flavonoid thuộc nhĩm acid polyphenolic cĩ cấu tạo khung 15 carbon, dạng C6-C3-C6. Sự biến đổi dạng oxy hĩa của phần giữa liên kết C3 quy định tính chất, lớp, hạng của các hợp chất trong nhĩm. Các lớp hợp chất đĩ 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 đĩ một hoặc nhiều nhĩm hydroxyl phenolic hĩa hợp với phần đường. Flavonoid chống oxy hĩa mạnh và hữu ích trong việc lưu thơng 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 Nhĩm 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 nhĩm: steroid và triterpenoid. Ở các cây 2 lá mầm như nhân trần, thường chỉ cĩ các saponin triterpenoid. [28] Các nghiên cứu gần đây ở bộ lạc Masai tại Đơng Phi cho thấy, mặc dù cĩ chế độ ăn chủ yếu là các sản phẩm từ động vật giàu cholesterol và chất béo bão hịa nhưng 30 lượng cholestrol trong huyết tương của họ lại rất thấp. Điều này được giải thích là do bộ lạc này cĩ 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 khơng 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 sốt lượng cholesterol trong máu [52] và ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư. [42], [55] 2.2.8 Nhĩm anthocyanosid Anthocyanoside Thuộc nhĩm chất chống oxy hĩa, duy trì chức năng bình thường của hệ vi tuần hồn tại mắt, cải thiện thị lực ban đêm, giảm mệt mỏi điều tiết.[9] 2.2.9 Nhĩm tannin Tất cả thực vật đều cĩ chất tanin. Tanin làm se và co các mơ của cơ thể, chúng làm ngưng chảy máu và ngăn ngừa nhiễm trùng, bảo vệ mơ bị nhiễm trùng, giảm sự giãn mạch.[9], [10] Các tannin được chia thành 2 nhĩm: 31 ™ Các tannin cĩ thể thủy phân được, cĩ 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 cĩ vai trị trong việc tạo thành tannin.[55] ™ Các tannin khơng thể thủy phân được: Trong thành phần cĩ 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). Đĩ là chất lỏng đặc sánh, hơi trong và dính nhớt, cĩ 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 khơng 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 hĩa học Mật ong cĩ tính hút ẩm, hàm lượng nước trong mật ong cĩ thể thấp hoặc hơi cao hơn giới hạn, thường là 18.6%. Hệ enzym trong mật ong bảo vệ cho mật khơng bị hỏng trong quá trình bảo quản.[2] Bảng 2.1: Quy định của EU đối với các thành phần cĩ 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 cĩ tên đơng dược là Bách hoa cao hay Bách hoa linh, mùi thơm, vị rất ngọt, tính cam, bình. Mật ong cĩ tác dụng bổ trung, nhuận táo, chỉ thống, giải độc. Chủ trị: Tỳ vị hư nhược, đau thượng vị, ho, táo bĩn, giải độc, điều hồ các vị thuốc.[25] 2.3.2 Acid citric (C6H8O7.H2O) Để tạo cho thức uống cĩ vị chua dịu, ngăn chặn sự phát triển của nhĩm vi sinh vật ưa kiềm hoặc trung tính, người ta cĩ thể dùng một số acid thực phẩm như: acid citric, acid tartric, acid lactic,…Thơng dụng nhất là acid citric do acid này tạo cho thức uống cĩ mùi vị tương tự như các loại nước quả. 33 Acid citric ở dạng tinh thể thường cĩ màu trắng, khơng mùi, cĩ vị chua, hịa tan được trong nước và cồn. Ở quy mơ cơng 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 chĩng. Đây cũng là một trong 5 thị trường thức uống khơng 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 cĩ 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 sĩc 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 đĩ cĩ dịng sản phẩm nước giải khát. Nhiều quốc gia cĩ 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 cĩ tác dụng thanh nhiệt theo nghĩa của từ trong đơng y, làm hạ nhiệt độ “bốc hỏa” của cơ thể, giúp phịng và điều trị một số bệnh.[5], [58] 34 Những nghiên cứu khoa học trong ngành cơng nghiệp chế biến thức uống ở nước ta hiện nay cần tập trung vào các đề chính sau đây: Ỉ 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 đĩng chai, đĩng hộp giấy, tận dụng các thiết bị sẵn cĩ của ngành chế biến đồ hộp để làm nước giải khát cao cấp… Ỉ 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. Ỉ Khảo sát đầu tư kỹ thuật, trang thiết bị sản xuất các loại nước quả lên men nhẹ, lên men cĩ gas. Khảo sát việc trang bị một số thiết bị làm nước quả, nước ngọt đĩng hộp, kết hợp trang trí nhãn và trình bày vỏ hộp sáng, đẹp, hấp dẫn. Nghiên cứu tự sản xuất bao giấy lĩt 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 cĩ mặt của CO2 (gas): gồm cĩ nhĩm thức uống cĩ gas và khơng cĩ gas. ™ Theo nguồn gốc: gồm nhĩm thức uống tự nhiên (nước khống, nước nho,…) và thức uống khơng tự nhiên (pha chế từ đường, hương liệu, màu…) ™ Theo cơng nghệ: gồm ba nhĩm là thức uống pha chế (pha chế từ rau quả hoặc từ các hương liệu tổng hợp); thức uống thiên nhiên (nước khống, 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 cơng nghệ tổng quát chế biến thức uống từ thảo mộc [24] : Hình 2.13: Sơ đồ qui trình cơng nghệ tổng quát chế biến thức uống từ thảo mộc 36 2.5.2.2 Thuyết minh quy trình: ™ Xử lý nước Thơng thường, nước sẽ qua các khâu như khử sắt, lọc cát, lọc than. Sau đĩ, nước được làm mềm nhằm tách các ion Ca2+, Mg2+. Cuối cùng, nước được vơ 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 cĩ nồng độ chất khơ cao, dao động từ 63 ÷ 65% (khối lượng). Syrup cĩ thể được nấu từ saccharose hoặc tinh bột. Tại Việt Nam, syrup chỉ được nấu từ đường saccharose theo 1 trong 2 cách sau: Ỉ Nấu syrup đường saccharose Ỉ 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 khơ và độ ngọt cho syrup; ổn định chất lượng syrup; tăng khả năng ức chế vi sinh vật trong syrup. Cĩ 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 mơi vạn năng trong chiết xuất các thành phần dược liệu [10]. Tuy nhiên, trong cơng nghệ sản xuất thức uống, nước chiếm một tỷ lệ cao hơn rất nhiều so với các chất hĩa học khác và ảnh hưởng đến những tính chất cảm quan, độ bền hĩa học của sản phẩm. Mặt khác, nước là nguồn nguyên liệu dễ tìm, khơng độc hại và rẻ tiền. Vì vậy, nước thường được dùng là dung mơi 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 hịa tan nằm trong nguyên liệu vào dung mơi, quá trình hịa tan này xảy ra cho đến khi đạt đến sự cân bằng nồng độ trích ly ở bên trong và bên ngồi nguyên liệu. [24] Hiện nay, để chiết xuất các hoạt chất thiên nhiên nĩi chung hay chiết xuất dược liệu, người ta cĩ thể sử dụng rất nhiều phương pháp từ cổ điển thơng dụng đến hiện đại như: ngâm nĩng, hồi lưu, cơ quay chân khơng, dùng siêu âm, xung điện, dung mơi siêu tốc, khí hĩa 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: Ư Nguyên liệu được rửa qua bằng nước sạch để loại bỏ các tạp chất như cát, bụi… Ư Cho nguyên liệu vào nước sơi trong 10 phút và giữ ổn nhiệt 85 ÷ 900C trong khoảng 30 phút, pH trung tính, tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung mơi dao động từ 1:150 đến 1:200 (10 gam nguyên liệu và 1,5 - 2 lít nước). Ư Kết thúc quá trình nấu, để nguội tự nhiên dịch chiết, gạn lấy dịch và bỏ bã. [49] Để tối ưu hĩa quá trình trích ly, cần tác động vào các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình trích ly, xác định các thơng số tỷ lệ giữa nguyên liệu / dung mơi, nhiệt độ, pH, thời gian thích hợp cho quá trình. [24] ™ Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình trích ly: Ỉ Bề mặt tiếp xúc giữa dung mơi và nguyên liệu càng lớn thì hiệu suất trích ly càng cao. Vì vậy, cĩ thể nghiền hoặc băm nhỏ nguyên liệu trước khi cho vào dung mơi. Tuy nhiên, kích thước của nguyên liệu cũng chỉ giảm đến một mức độ nhất định vì nếu khơng sẽ tạo nhiều cặn trong dịch trích và làm phức tạp cho quá trình xử lý tiếp theo. 38 Ỉ Tốc độ chuyển động của dung mơi cũng cĩ ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. Do đĩ, trong thực tế người ta sử dụng các thiết bị trích ly cĩ cánh khuấy để nâng cao hiệu suất quá trình. Ỉ Tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung mơi: tùy theo từng loại nguyên liệu, phương pháp thực hiện quá trình trích ly mà ta chọn tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung mơi tối ưu bằng các kết quả thu được từ thực nghiệm. Tuy nhiên, khơng sử dụng quá nhiều dung mơi nhằm giảm chi phí thiết bị và nhiên liệu, đồng thời hạn chế sự pha lỗng dịch trích. Ỉ Nhiệt độ trích ly: nhiệt độ cao cĩ 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 hĩa học khơng cần thiết trong quá trình trích ly và làm tổn thất các cấu tử quý mẫn cảm với nhiệt cĩ trong dịch trích. Mặt khác, chi phí năng lượng để thực hiện quá trình cũng sẽ tăng. Ỉ Thời gian trích ly: thời gian trích ly tăng thì lượng các chất khuếch tán sẽ tăng nhưng việc tăng thời gian phải cĩ 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. Ngồi ra, tùy thuộc tính chất của nguyên liệu, người ta cĩ 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 mơi trích ly để tăng cường sự hịa tan của một số chất và làm tăng hiệu suất quá trình trích ly [24]. ™ Pha chế 39 Đây là quá trình hịa 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 cĩ 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. Thơng 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 đĩ, hỗn hợp được khuấy trộn đến đồng nhất.[22] ™ Chiết rĩt và hồn thiện sản phẩm Sản phẩm thức uống được phân phối vào bao bì bằng các thiết bị chiết rĩt tự động hoặc bán tự động. Bao bì được làm kín bằng các thiết bị ghép mí, đĩng 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 đĩ, 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 đĩng chai từ nhân trần, chúng tơi đã tiến hành khảo sát 4 loại nhân trần hiện cĩ trên thị trường. Nội dung nghiên cứu gồm những cơng việc chủ yếu sau đây: Để đáp ứng được các tiêu chuẩn về mặt lựa chọn nguyên liệu thích hợp, chúng tơi đã tiến hành một số phương pháp phân tích trên nhân trần. 1. Thực hiện các phương pháp phân tích hĩa 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 thơng số cơng 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 cơng thức phối chế đảm bảo sản phẩm cĩ 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 phịng.