MỞ ĐẦU Sâm đương quy đã được sử dụng ở các nước Đông Á như một loại gia vị, một loại thuốc trong hơn 1000 năm nay và được biết đến là một loại sâm quý hiếm có nguồn gốc từ Trung Quốc [1]. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng thành phần hoá học của đương quy giàu các hợp chất acid hữu cơ dễ bay hơi, các polysaccharide, flavonoid, vitamin, phthalide có khả,năng kháng,oxy hoá, bảo vệ sụn, điều trị bệnh Alzheimer, và đặc biệt hơn là khả năng loại bỏ khối ư, ức chế sự di căn của tế bào ung thư [2, 3]. Tuy nhiên, nước là thành phần chiếm hơn 75% khối lượng của đương quy tươi nói riêng và các thực vật nói chung, làm cho chúng dễ bị phân huỷ và hư hại dẫn đến giảm sút, biến đổi các tính chất hoá lý của sản phẩm [4]. Do đó, từ xưa đến nay, việc bảo quản đương quy sao cho giữ được nhiều nhất hàm lượng hoạt chất của vị thuốc này luôn là vấn đề được để tâm đến.
Bằng việc phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời, các thầy thuốc ngày xưa đã làm khô đương quy tươi sau đó bảo quản chúng cho việc bào chế thuốc và sử dụng lâu dài. Ngày nay, phương pháp này vẫn còn được áp dụng nhưng độ phổ biến khá thấp do không kiểm soát được điều kiện sấy làm ảnh hưởng đến các hoạt chất có trong sâm, thay vào đó là việc sử dụng các phương pháp sấy hiện đại như sấy bức xạ, sấy hồng ngoại, sấy chân không,… Quá trình sấy đương quy đã trở thành một trong những bước quan trọng trong dây chuyền sản xuất để bảo quản và tăng cường giá trị dược tính và dinh dưỡng của loài thảo dược này. Mỗi phương pháp sấy đều có ưu, khuyết điểm riêng và hầu hết đều cần hướng đến tối ưu hoá quá trình sấy để sản phẩm có chất lượng tốt nhất. Sấy chân không đang là phương pháp sấy ở nhiệt độ thấp được sử dụng khá phổ biến trong lĩnh vực sản xuất dược phẩm bởi vì khả năng bảo đảm chất lượng của các sản phẩm nhạy với nhiệt độ cao như rau củ, dược liệu [5, 6].
Đây là phương pháp sấy được thực hiện ở môi trường áp suất rất thấp từ đó làm giảm hàm lượng oxy trong môi trường sấy, đồng thời giảm được nhiệt độ sấy, giúp cho sản phẩm sấy được loại bỏ nước nhanh hơn mà vẫn giữ được hàm lượng hoạt chất cao. Tuy nhiên, nhiệt độ, thời gian cũng như áp suất cần phải được lựa chọn phù hợp cho quá trình sấy sâm đương quy để đạt được độ ẩm yêu cầu của sản phẩm mà vẫn giữ được tối đa hàm lượng hoạt chất. Vì thế, mục tiêu và đối tượng nghiên cứu của khoá luận tốt nghiệp này sẽ là: 1 Mục tiêu nghiên cứu: Khảo sát sự ảnh hưởng của điều kiện sấy chân không (nhiệt độ, áp suất, thời gian) đến hàm lượng hoạt chất (polyphenol, flavonoid, carbohydrate, saponin) và khả năng kháng oxy hoá của đương quy. Từ đó lựa chọn được điều kiện sấy phù hợp để giữ được tối đa hàm lượng hoạt chất và khả năng kháng oxy hoá của đương quy để phục vụ cho các mục đích nghiên cứu, công nghiệp khác nhau.
Đối tượng nghiên cứu: Rễ sâm đương quy (Angelica sinensis) từ nhà vườn Lâm Đồng. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Ý nghĩa khoa học Việc nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện sấy chân không đến hoạt tính sinh học của đương quy có ý nghĩa khoa học quan trọng qua nhiều khía cạnh: • Hiểu rõ hơn quá trình sấy: nghiên cứu trên giúp hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của yếu tố ảnh hưởng của quá trình sấy (nhiệt độ, áp suất, thời gian sấy và độ ẩm) đến hàm lượng hoạt chất của đương quy. Đây là điều kiện quan trọng để tối ưu quy trình sấy với mục đích đảm bảo được giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
• Cung cấp thông tin về hàm lượng hoạt chất của rễ đương quy. • Tìm kiếm điều kiện sấy tối ưu: thực hiện khảo sát ảnh hưởng của điều kiện sấy đến hàm lượng hoạt chất, hoạt tính của đương quy, từ đó đề xuất được điều kiện sấy phug hợp cho quá trình sấy nhằm hạn chế tối đa sự suy giảm hàm lượng các hoạt chất có trong đương quy do ảnh hưởng của quá trình sấy. Ý nghĩa thực tiễn Song song với những ý nghĩa khoa học đã nêu trên của đề tài, việc khảo sát ảnh hường của điều kiện sấy đến hoạt tính, hàm lượng hoạt chất của đương quy cũng mang nhiều ý nghĩa thực tiễn quan trọng, có tầm ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực trong đời sống: • Tối ưu hoá quy trình sản xuất trong ngành công nghiệp chế biến: nghiên cứu giúp cung cấp thông tin chi tiết về tác động của sấy chân không đến hoạt tính sinh học của sâm đương quy, từ đó giúp các doanh nghiệp tối ưu dây chuyền sản xuất, hạn chế lãng phí năng lượng, chi phí sản xuất đồng thời tăng cường hiệu suất của quy trình. • Đảm bảo chất lượng sản phẩm: hiểu rõ mối liên quan giữa điều kiện sấy chân không đến chất lượng sản phẩm đương quy sau sấy, giúp tăng giá trị của sản phẩm trên thị trường.
Đồng thời, có kiến thức về hàm lượng hoạt chất và công dụng của chúng đối với sức khoẻ của con người. 3 • Ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm: các doanh nghiệp trong khối ngành thực phẩm, dược phẩm có thể áp dụng kết quả của nghiên cứu vào việc phát triển, cải thiện hiệu suất của quy trình sản xuất, từ đó cho ra thị trường các sản phẩm có giá trị cao hơn về mặt chất lượng cũng như giá trị quy đổi. • Tạo cơ hội cho những nghiên cứu tiếp theo: nghiên cứu này có thể tạo được cơ hội cho các nghiên cứu tiếp theo, bao gồm việc nghiên cứu về các phương pháp sấy tiên tiến hơn, ứng dụng vào các loại nguyên liệu khác hoặc thậm chí mở rộng sang các lĩnh vực liên quan. Giới thiệu về sâm đương quy 1.
Đặc điểm hình thái Đương quy còn được gọi là tần quy, vân quy, tên khoa học là Angelica Sinesis, là thực vật họ Hoa tán (Apiaceae) thuộc chi Angelica. Hình ảnh cây đương quy Theo Dược điển học Việt Nam, đương quy là một loại cây thân thảo lâu năm, có thân dạng hình trụ, màu tím có rãnh dọc, cao khoảng 40 –80 cm. Lá mọc so le, 2 – 3 lần xẻ lông chim, cuống lá dài khoảng 3 – 12 cm, gồm 3 đôi lá chét; đôi phía dưới có cuống dài, đôi trên đỉnh không có cuống; phần lá chét lại xẻ 1,2 lần nữa, mép lá có răng cưa, không có lông, phía dưới cuống phát triển dài gần ½ cuống, ôm lấy thân. Hoa nhỏ, màu trắng và mọc thành từng chùm hoa hình tán kép gồm 12 – 40 hoa.
Quả bế có màu tím nhạt. Rễ là loại rễ cọc, có rễ phụ, toàn thân có mùi thơm đặc biệt. Ra hoa vào tháng 7 – 8. Rễ là bộ phận được sử dụng làm dược liệu, thuốc và yêu cầu phải có tuổi từ 3 năm trở đi.
Phân bố Sâm đương quy được tìm thấy trong tự nhiên ở các quốc gia Đông Á, nơi có khí hậu ôn đới như Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản. Cây được trồng ở các vùng núi cao, đất mùn, khí hậu ẩm, mưa nhiều, biên độ nhiệt giao động từ 15 – 20 °C. Ở Việt Nam, chưa từng phát hiện đương quy mọc tự nhiên nên trước đây, vẫn phải nhập từ các nước trên. Tuy nhiên, những năm gần đây, lợi dụng những nơi có khí hậu á nhiệt đới và những vùng núi cao như Đà Lạt, Lào Cai, Tam Đảo, Kon Tum…Việt Nam đã trồng thành công giống đương quy di thực từ Nhật Bản.
Do có sự khác nhau về điều kiện môi trường nên sâm đương quy ở Việt Nam sẽ có sự khác biệt so với giống Nhật Bản, Trung Quốc, tuy nhiên điều đó không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng cũng như công dụng của vị thuốc này. Thành phần dinh dưỡng Đương quy có hàm lượng tinh dầu cao (khoảng 0,2 – 0,6%). Tinh dầu đương quy chứa tới 40% là các acid tự do, trong đó ligustilide là thành phần hoạt chất chính có tác dụng ức chế sự tập trung tiểu cầu, kháng viêm, ngăn ngừa các bệnh phụ khoa. Ngoài ra, trong đương quy còn giàu các hợp chất coumarin – được xem những hợp chất quan trọng giúp chống đông máu, có khả năng kháng oxy hoá, và các hợp chất có hoạt tính cao như saccharide, các acid amine.
Bên cạnh đó, sâm đương quy còn chứa nhiều loại vitamin có lợi cho sức khoẻ con người, điển hình là vitamin B12… [7]. Thành phần hoạt chất Đến những năm 1970, đã có hơn 165 hợp chất được tìm thấy có trong dịch chiết rễ đương quy (ARE) bao gồm các nhóm phthalide, nhóm phenylproanoid, nhóm terpenoid và polysaccharide [8]. Các hợp chất polyphenol Polyphenol (phenolic) là nhóm những hợp chất chuyển hoá thứ cấp xuất hiện trong tất cả các cơ quan của thực vật [9]. Polyphenol được biết đến là nhóm chất có sự phân bố rộng rãi nhất trong giới thực vật với hơn 8000 cấu trúc phenolic tự nhiên được tìm thấy cho đến hiện tại [10].
Công thức đơn giản của nhóm phenolic Thuật ngữ “polyphenol” dùng để chỉ cho nhóm hợp chất hữu cơ với cấu trúc có chứa vòng thơm mang ít nhất một nhóm thế hydroxyl [11]. Các hợp chất này góp phần vào việc hình thành nên màu sắc, hương vị của thực phẩm chứa chúng, có vai trò quan trọng liên quan trực tiếp đến khả năng phòng thủ chống lại các tác nhân xấu từ bên ngoài gây ảnh hưởng lên sự sinh trưởng và phát triển của thực vật điển hình như: các loại côn trùng, vi sinh vật có hại, tia cực tím, đồng thời thu hút các loài thụ phấn [12]. Ngoài những vai trò trên, polyphenol còn được biết đến và nghiên cứu rộng rãi bởi những lợi ích đối với sức khoẻ con người mà chúng mang lại, điển hình phải kể đến là khả năng loại bỏ gốc tự do, góp phần ngăn ngừa sự hình thành tế bào ung thư và các bệnh mãn tính như thoái hoá thần kinh, tim mạch và tiểu đường [13]. Dựa vào cấu trúc hoá học và độ phức tạp của cấu trúc phân tử (gồm số lượng vòng phenolic và nhóm thế), polyphenol được chia thành hai nhóm chính: flavonoid và nonflavonoid [14].
Nhóm các hợp chất flavonoid Flavonoid là một nhóm nhỏ thuộc nhóm polyphenol, bao gồm các hợp chất là dẫn xuất của benzo--pyrone với cấu tạo từ vòng phenolic và pyrane, đa phần chúng có màu vàng, một số ít có màu đỏ.