CHƯƠNG 1. Tổng quan về cây găng Tên khoa học: Canthium horridum Blume thuộc chi Canthium (họ Rubiaceae). Chi Canthium được đặt tên bởi JeanBaptiste Lamarck vào năm 1785. Tên trong tiếng latin là "kantankar".
Kantan có nghĩa là "shining" (toả ra) và kara có nghĩa là "a spiny shrub" (một cây bụi có gai) (Sanjeeb Kumar Patro., và cộng sự, 2014). Tên gọi ở Việt Nam: găng vàng gai, găng gai, găng cơm… Hình 1. Cây găng gai Nơi phân bố: Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc, Việt Nam, Singapore, Philippines… Hình thái: cây găng là một loại cây dạng bò trườn hoặc thẳng đứng, cây bụi gai hoặc cây bụi cao tới 6 m; lá hình trứng đến hình elip và thường dài dưới 3 cm, có 3-4 cặp gân phụ. Hoa mọc thành chùm, quả dài 1-1,5 cm, màu vàng khi chín, phổ biến ở vùng rừng thấp, đặc biệt là ở rìa rừng (Plant Use, 2016).
Công dụng: ở bán đảo Malaysia, thuốc sắc từ một số bộ phận của cây găng được sử dụng để điều trị vết thương và trị sốt, dùng cho phụ nữ sau khi sinh. Lá được giã trong nước dùng để điều trị các bệnh về mắt ở Indonesia. Ở Philippines, thuốc sắc từ lá và vỏ cây được sử dụng làm thuốc điều kinh. Ở Ấn Độ, vỏ cây và cành cây nhỏ được dùng để điều trị bệnh kiết lỵ.
Lá cây găng được vò trong nước để sử dụng như một loại thạch ngọt. Cây găng đôi khi được trồng để làm hàng rào (Plant Use, 2016). Tình hình nghiên cứu cây găng trong và ngoài nước Trong các nghiên cứu trên thế giới, loài Canthium horridum được báo cáo có khả năng kháng khuẩn cao. Thân cây có thể phân lập được mười hợp chất: (+)-Syringaresinol, scoparone, 3’-methoxy-4’-hydroxy-trans-cinnamaldehyde, sinapic aldehyde, syringic acid, mannitol, vanillic acid 4-0-β-D-glucopyranoside, β-daucosterol, β-sitosterol.
Syringic acid có khả năng chống lại Bacillus subtilis tốt nhất, nhưng +Syringaresinol cho thấy hoạt động chống lại Escherichia coli, Bacillus subtilis và Staphylococcus aureus tốt hơn. Các hợp chất - Syringaresinol, 3’-methoxy-4’-hydroxy-trans-cinnamaldehyde và syringic acid cũng ức chế sự phát triển của ba vi khuẩn này. Các thành phần kháng khuẩn trong cây găng không có khả năng kháng Aspergillus niger (Sanjeeb Kumar Patro., và cộng sự, 2014). Tại Việt Nam, lá găng thường được người dân ở các tỉnh phía Bắc như Cao Bằng, Lạng Sơn,… chế biến thành các món ăn giải nhiệt như: thạch lá găng, chè khúc bạch thạch găng,… Vì thế có thể thấy rằng các nghiên cứu về cây găng nói chung và tính chất tạo gel của lá găng còn chưa được phổ biến.
Tổng quan về polysaccharide 1. Định nghĩa polysaccharide Polysaccharide thuộc nhóm carbohydrate, là nhóm hợp chất hữu cơ có số lượng lớn nhất trên trái đất (Late Prof., 2011), thường được cấu tạo từ hơn 10 monosaccharide thông qua các liên kết glycosidic trong chuỗi mạch thẳng hoặc mạch phân nhánh (Yu, Y., và cộng sự, 2018). Vì vậy polysaccharide có khối lượng phân tử có thể lên tới hàng chục nghìn hoặc thậm chí hàng triệu Da (Late Prof., và cộng sự, 2018). Các loại polysaccharide không chỉ khác nhau về thành phần monosaccharide tạo thành mà còn khác nhau về chiều dài của chuỗi và về sự phân nhánh của chuỗi (Late Prof.
Polysaccharide được sử dụng làm nguyên liệu trong ngành công nghiệp thực phẩm vì khả năng sửa đổi và kiểm soát tính chất chức năng của hệ thống thực phẩm. Các đặc tính quan trọng nhất của polysaccharide là độ nhớt của chúng (bao gồm cả khả năng làm đặc, tạo gel) và liên kết với nước (Seisum, D., và cộng sự, 2002). Các chức năng quan trọng khác bao gồm ổn định hệ nhũ tương, ngăn ngừa sự tái kết tinh phân tử nước đá và cải thiện các đặc tính cảm quan. Polysaccharide chiết xuất từ thực vật là chất phụ gia thú vị đối với một số ngành, đặc 2 do an biệt là đối với ngành thực phẩm, bởi vì người tiêu dùng thích các thành phần tự nhiên (Singthong, J., và cộng sự, 2009).
Cấu tạo polysaccharide Các polysaccharide có công thức chung là Cx(H2O)y, trong đó x thường từ 200-2500. Thông thường thành phần chính trong polysaccharide là các monosaccharide 6 carbon. Vì vậy, polysaccharide có thể biểu diễn dưới dạng (C6H10O5)n, trong đó n = 40-3000 (Bemiller, J. “Glycans” là một thuật ngữ chung cho các polysaccharide trong đó có một lượng lớn glycose (monosaccharide) được liên kết với nhau bằng liên kết O-glycosidic, liên kết glycosidic được hình thành từ gốc glycosyl của hemiacetal (hoặc hemiketal) và nhóm hydroxyl của một đơn vị đường khác (Steve W.
Các đơn vị monosaccharide trong polysaccharide liên kết với nhau theo kiểu nối đuôi nhau nên tất cả các polysaccharide đều có một và chỉ một đầu khử (James N., và công sự, 2019). Thành phần monosaccharide phổ biến nhất của polysaccharide là D-glucose, kế đến là D-fructose, D-galactose, D-mannose, L-arabinose và D-xylose. Trong một số polysaccharide còn chứa các monosaccharide khác như các đường amino (D-glucosamine và D- galactosamine), cũng như các dẫn xuất của chúng (N-acetylneuraminic acid và N- acetylmuramic acid) và các acid đường đơn giản (glucuronic acid và uronic acid) (Bemiller, J. Tùy thuộc vào các monosaccharide tạo thành mà các polysaccharide có thể là polysaccharide đồng hình (homopolysaccharide), tức là được tạo thành từ một loại monosaccharide, hoặc là polysaccharide dị hình (heteropolysaccharide), có nhiều hơn một loại monosaccharide tạo thành (Late Prof.
Tính chất và ứng dụng của polysaccharide trong công nghệ thực phẩm Do không độc hại, khả năng tiếp cận và tái tạo rộng rãi, cũng như tác dụng tăng cường sức khỏe, polysaccharide ngày càng được sử dụng nhiều trong công nghiệp với mục đích sửa đổi kết cấu thực phẩm (Bernaerts., và cộng sự, 2019). Tinh bột, carrageenan và pectin là những ví dụ về polysaccharide được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp thực phẩm (Černá, M., và cộng sự, 2003). Đa phần các polysaccharide đều có khả năng tạo gel, sự hình thành gel được thiết lập thông qua một chuyển đổi có trật tự gây ra bởi việc làm mát. Quá trình tạo gel là thuận nghịch, do đó gel có thể tan chảy bằng cách làm nóng (Renard, D.
và cộng sự, 2016). 3 do an Tuy nhiên, tính chất tạo gel của polysaccharide ít được quan tâm, phần lớn polysaccharide được quan tâm đến khả năng làm tăng độ nhớt trong thực phẩm (Shchipunov, Y., và cộng sự, 2005). Việc điều chế polysaccharide, cho dù trong phòng thí nghiệm để mô tả đặc tính của chúng hay trong sản xuất thương mại đều bắt đầu bằng việc chiết xuất từ nguồn tự nhiên (trong trường hợp polysaccharide thực vật) hoặc phân lập từ môi trường nuôi cấy lên men (trong trường hợp polysaccharide thu từ vi sinh vật). Cả quá trình chiết xuất và thu hồi từ môi trường lên men đều được tinh chế để tách polysaccharide mong muốn khỏi các nguyên liệu không chứa carbohydrate (chẳng hạn như protein) và phân đoạn để tách polysaccharide mong muốn khỏi các polysaccharide khác (James N., và công sự, 2019).
Một số polysaccharide đã được sử dụng thành công để cải thiện thời hạn sử dụng của các sản phẩm thực phẩm thông qua ảnh hưởng đến quá trình kết tinh nước, ngăn chặn hoặc cải thiện khả năng đóng băng của các sản phẩm tinh bột. Điều này có nghĩa là thực phẩm polysaccharide là nguyên liệu đầy hứa hẹn để sản xuất thực phẩm tiện lợi, bao gồm sản phẩm sữa, sản phẩm đông lạnh, bánh kẹo, nước ngọt, nước ép trái cây, bánh mì và bánh ngọt (Yang, X., và cộng sự, 2020). Nguồn gốc, cấu trúc và phân loại của polysaccharide thực phẩm Trong tự nhiên, các polysaccharide có vai trò là một trong những yếu tố cấu trúc chính của thực vật (ví dụ: cellulose) hoặc exoskeleton ở động vật (ví dụ: chitin) hoặc có vai trò quan trọng trong việc dự trữ năng lượng ở thực vật (ví dụ: tinh bột) (Thakur, V., và cộng sự, 2016). Người ta ước tính rằng hơn 90% khối lượng carbohydrate trên trái đất là ở dạng polysaccharide, vì carbohydrate chiếm hơn 90% chất khô của thực vật thuộc tất cả các loại, nên polysaccharide chiếm hơn 80% trong thành phần của thực vật (theo trọng lượng khô) (Steve W.
Ngoài ra, một số polysaccharide có nguồn gốc động vật như là chitin và chitosan. Các polysaccharide động vật khác bao gồm glycogen, heparin, chondroitin sulfate, hyaluronic acid, keratin sulfate, mucopolysacarit acid và glycosami noglycan, nhưng chúng hiếm khi được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm do chi phí sản xuất cao và khả năng tiếp cận thấp (Yang, X., và cộng sự, 2020). Một số vi sinh vật được tìm thấy có khả năng tiết ra polysaccharide như chất chuyển hóa thứ cấp, thường được gọi là polysaccharide vi sinh vật. Ví dụ điển hình bao gồm xanthan 4 do an gum, gellan gum, curdlan, pullulan, dextran và cellulose vi khuẩn.
So với các polysaccharide có nguồn gốc từ thực vật hoặc động vật, polysaccharide vi khuẩn có chu kỳ sản xuất ngắn hơn, và sản phẩm cuối cùng có chất lượng được kiểm soát tốt hơn. Do đó, chúng nhận được sự chú ý ngày càng tăng trong lĩnh vực khoa học thực phẩm và các lĩnh vực khác (Yang, X., và cộng sự, 2020). Polysaccharide được tìm thấy trong các sản phẩm thực phẩm ở nhiều nguồn khác nhau từ trang trại, rừng, đại dương, bồn lên men thông qua biến đổi hóa học của polysaccharide tự nhiên, đặc biệt là cellulose và tinh bột (James, N. và cộng sự, 2019).
Polysaccharide thu được từ thực vật Pectin Pectin là một polysaccharide có cấu trúc phức tạp chứa trong thành tế bào của thực vật trên cạn, được biết đến nhiều nhất để sử dụng làm chất tạo bọt, chất làm đặc và chất ổn định cho đồ uống chứa sữa có tính acid. Pectin có trong thành phần của trái cây và rau quả, cung cấp chất xơ hòa tan trong khẩu phần ăn của con người. Mặc dù không bị tiêu hóa bởi đường tiêu hóa, có bằng chứng cho thấy chất xơ hòa tan có lợi cho sức khỏe (Maxwell, E., và cộng sự, 2012). Gần đây, người ta đã quan tâm đến tiềm năng của pectin trong việc ngăn ngừa và giảm thiểu chất gây ung thư (Maxwell, E., và cộng sự, 2012).
Pectin cũng được quan tâm như một loại thực phẩm chức năng vì có tác dụng tăng cường sức khỏe (Schols, H., và cộng sự, 2009) Pectin chứa khoảng 70% galacturonic acid (GalA) và là một trong ba thành phần chính bao gồm homogalacturonan (HG), rhamnogalacturonan II (RG-II) và rhamnogalacturonan I (RG-I) (Mohnen, D. Các pectin thương mại chứa các hàm lượng các nhóm methyl ester khác nhau (James N., và công sự, 2019). Hiện nay, pectin thương mại hầu như chỉ có nguồn gốc từ vỏ cam quýt hoặc bã táo, cả hai đều là sản phẩm phụ của các quy trình sản xuất nước trái cây. Bã táo chứa 10-15% pectin trong khối lượng chất khô.
Vỏ cam quýt chứa lượng pectin cao hơn, thường từ 20-30% so với bã táo. Pectin của cam quýt có màu kem nhạt hoặc màu nâu nhạt, trong khi đó pectin thu từ bã táo thường có màu sẫm hơn (Kulkarni, G., và cộng sự, 2006). Pectin thu được từ vỏ cam quýt và bã táo sử dụng trong thực phẩm như một chất tạo gel, đặc biệt là trong mứt và thạch.