CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về nguyên liệu gừng 1. Nguồn gốc và phân bố Vào năm 1807, cây gừng được nhà thực vật học người Anh William Roscoe (1753-1981) đặt tên khoa học là: Zingiber officinale Rosc. Tên này có nguồn gốc từ tiếng Phạn “stringavera” có nghĩa là “hình dạng thân rễ giống như gạc hươu”.
Gừng được cho là có nguồn gốc từ miền Nam Trung Quốc, cây gừng được trồng hầu hết các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Á (khoảng 50% sản lượng gừng ở thế giới được sản xuất tại Ấn Độ) [15]. Chi Zingiber ở châu Á có khoảng 45 loài, Việt Nam có 11 loài được trồng phổ biến từ Bắc (Cao Bằng, Lạng Sơn) vào Nam (Cà Mau). Hiện nay, ở Việt Nam phổ biến nhất có 3 loại gừng: gừng dại (Zingiber purpureum Rosc), gừng gió (Zingiber zerumbet), và gừng vàng (Zingiber offcianale) [3]. Phân loại khoa học và đặc điểm hình thái Có rất nhiều loại gừng khác nhau đã được phát hiện và gây trồng, nhưng trong khuôn khổ bài nghiên cứu này chúng tôi chỉ khảo sát loại gừng vàng được gây trồng phổ biến nhất hiện nay ở Việt Nam [3], [5].
Giới: Plantae Bộ: Zingiberales Họ: Zingiberaceae Chi: Zingiber Loài: Z.officinale Tên khoa học: Zingiber officinale Rosc Hình 1. Gừng vàng Thân: là thân cỏ lâu năm một lá mầm, cao khoảng từ 0,6 ÷ 1m. Cấu tạo từ nhiều bẹ lá ôm lấy lõi thân. Thân rễ: thân rễ phình to, chứa các chất dinh dưỡng và thường được gọi là củ gừng, không có hình dạng nhất định, phân nhánh trên một mặt phẳng, làm thành 3 nhiều đốt, kích thước không đều, dài 3 ÷ 7cm, dày 0,5 ÷ 1,5cm, mặt ngoài màu trắng tro hay vàng nhạt, có vết nhăn dọc, ở đầu đốt có vết tích của thân cây đã rụng, trên các đốt có vết sẹo của các lá khô (vảy), vết bẻ màu trắng tro hoặc ngà vàng, lõi tròn rõ, mùi thơm, vị cay nóng.
Mặt cắt thân rễ tròn, từ ngoài vào trong có: biểu bì (1) gồm một lớp tế bào hình chữ nhật, nhỏ xếp tương đối đều đặn. Dưới lớp biểu bì là mô mềm vỏ (2) gồm 5 ÷ 6 lớp tế bào hơi dẹp, vách tẩm chất gỗ. Phía dưới lớp mô mềm vỏ này có khoảng 5 lớp bần. Lớp bần (3) gồm những tế bào hình chữ nhật, xếp thành vòng đồng tâm.
Nội bì (5) gồm một lớp tế bào thành hóa gỗ tạo thành vòng. Vỏ trụ (6) cấu tạo từ những tế bào thành cellulose tạo thành vòng xếp sát nội tế bào. Các bó libe (8), gỗ (9) rải rác trong mô mềm vỏ, mô mềm ruột và tập trung nhiều sát vỏ trụ. Trong mô mềm ruột, mô mềm vỏ có nhiều tế bào chứa tinh dầu (4), tinh bột (7).
Vi giải phẩu thân rễ gừng [54] 1. Mô mềm vỏ; 3. Tế bào chứa tinh dầu; 5. Gỗ Lá: lá màu xanh đậm, dài 15 ÷ 20cm, rộng khoảng 2cm, lá mọc so le thành hai dãy, thẳng đứng, có bẹ lá, không cuống, hình ngọn giáo, thắt lại ở gốc, mặt trên màu lục sẫm bóng, mặt dưới nhạt, gân lá song song và có màu nhạt.
Bẹ nhẵn, có thể ôm vào nhau thành một thân giả. 4 Hoa: cây gừng ít khi ra hoa, trục hoa mọc từ gốc, dài 15 ÷ 20cm. Hoa màu vàng xanh, dài 5cm, rộng 2 ÷ 3cm, có ba cánh hoa dài khoảng 2cm, mép cánh hoa và nhị hoa màu tím. Điều kiện sinh thái và thu hoạch Gừng là một loài cây thân thảo, ưa sáng nhưng có khả năng chịu bóng.
Cây gừng cũng sinh trưởng bình thường dưới tán che của các vườn cây ăn quả và rừng. Thời gian sinh trưởng mạnh của cây trùng với mùa hè – thu nóng và ẩm. Gừng tái sinh dễ dàng bằng những đoạn thân rễ có nhú mầm, có thể trồng quanh năm nhưng tốt nhất vào mùa xuân. Sau khi thu hoạch, gừng được loại bỏ đất, rễ, gốc và được chuyển vào kho bảo quản nơi thông thoáng.
Điều kiện bảo quản tối ưu ở nhiệt độ 10 ÷ 150C, độ ẩm 75%, thời gian bảo quản từ 6 ÷ 24 tuần [10], [22]. Thành phần hóa học Trong củ gừng có các hợp chất tinh dầu bay hơi, acid béo, các hợp chất cay, nhựa gừng, protein, enzyme, pentosan, tinh bột và muối khoáng. Thành phần các hợp chất này khác nhau tùy thuộc theo giống, vùng đất, điều kiện canh tác, độ trưởng thành của cây gừng. Thành phần dinh dưỡng của củ gừng trong 100g phần ăn được Thành phần Đơn vị tính Giá trị Nước g 90 Năng lượng Kcal 29 Protein g 0,4 Lipid g 0,8 Carbohydrate g 5,1 Chất xơ g 3,3 Folates µg 11 Niacin mg 0,750 Acid pantothenic mg 0,203 Pyridoxine mg 0,160 5 Vitamin C mg 5 Vitamin E mg 0,26 Vitamin K mg 0,1 Na mg 7 K mg 316 Ca mg 60 Cu mg 226 Fe mg 2,5 Mg mg 43 P mg 8 Zn mg 0,34 [Bảng thành phần thực phẩm Việt Nam, 2007] Tinh dầu gừng: hương thơm và mùi vị của gừng được xác định bởi các thành phần dễ bay hơi trong tinh dầu gừng, trong đó bao gồm chủ yếu là sesquiterpene hydrocacbon, monoterpene hydrocarbon và monoterpene oxy hóa.
Các thành phần monoterpene được cho là đóng góp quan trọng nhất vào hương thơm của gừng, nó có nhiều hơn trong tự nhiên khi chưng cất tinh dầu từ gừng tươi so với chưng cất tinh dầu từ gừng khô. Sesquiterpene oxy hóa chiếm số lượng tương đối nhỏ trong các thành phần của tinh dầu dễ bay hơi nhưng nó góp phần đáng kể trong việc tạo nên hương vị của gừng [15], [22]. Thành phần của tinh dầu dễ bay hơi trong gừng [15] 6 Tinh dầu gừng là chất lỏng có màu vàng đến màu vàng chanh. Hàm lượng các chất này khoảng từ 1 ÷ 3% khối lượng củ gừng tươi, phần chủ yếu của tinh dầu gừng có nhiệt độ sôi khoảng 256 ÷ 2660C [22].
Tinh dầu gừng thường được sản xuất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơn nước, trích ly CO2 siêu tới hạn từ gừng nguyên liệu. Chất lượng hương thơm và các thành phần cũng như tính chất dược lý phụ thuộc vào giống, đất, điều kiện trồng trọt… Nhựa dầu gừng (oleoresin): nhựa dầu gừng chứa các hợp chất không bay hơi là các hợp chất gây cay chủ yếu trong gừng, ngoài ra một vài hợp chất không bay hơi khác cũng như tinh dầu không bay hơi, carbohydrate và các acid béo. cũng nằm trong nhựa gừng [19]. Nhựa dầu thu được bằng phương pháp trích ly dung môi (acetone, ethanol, methanol, dichloromethane, dichlorethane và trichloroethane).
Hàm lượng của nhựa dầu dao động 5,3-8,59% khối lượng củ gừng tươi [22]. Hợp chất cay: các thành phần tạo nên vị cay trong gừng là do đồng đẳng của n-gingerol, là một dãy đồng đẳng của phenols, là các hợp chất khó bay hơi. Nhiều nhất là 6-gingerol. Ngoài sự hiện diện của 6-gingerol thì còn các hợp chất khác như: 3- gingerol, 4- ginerol, 8-gingerol, 10-gingerol và 12-gingerol.
Gingerols trong gừng nhiều nhất là các đồng đẳng với n = 6; 8; 10. Vị cay của gừng khô chủ yếu là do các shogaols và paradols là kết quả của quá trình hydrate hóa hoặc do thời gian bảo quản lâu từ gingerols và gingerone. Nếu nhựa dầu gừng tốt thì trong đó thành phần chất cay chiếm khoảng 25 ÷ 30% trong thành phần nhựa dầu [15], [44].4: Các thành phần tạo nên vị cay chủ yếu trong nhựa dầu gừng [15] 7 Carbohydrate: Carbohydrate trong gừng chủ yếu là tinh bột. Tinh bột trong gừng chiếm tỷ lệ khá lớn, hàm lượng tinh bột tối đa khi gừng phát triển đầy đủ sẽ thay đổi từ 40,34 ÷ 49,72% (so với % chất khô).
Một số nghiên cứu khác cũng báo cáo sự gia tăng hàm lượng tinh bột có giới hạn tối đa 59% đến tối thiểu 40,4% [15], [38], [41]. Ngoài tinh bột, trong gừng còn chứa một lượng nhỏ các loại đường tự do, glucose, fructose và sacharose… [38]. Lipid: hàm lượng lipid trong gừng khác nhau tùy theo giống, chúng dao động từ khoảng 3-11% trên hàm lượng nhựa dầu nhưng nhìn chung trung bình khoảng 5%. Lipid trong gừng chứa nhiều acid béo không no như oleic, linoleic, linolenic tương ứng chiếm 22,9%, 23,2%, 6,6% tổng chất béo và có thể gây mùi ôi và mất mùi thơm trong bột gừng và dịch trích trong quá trình bảo quản [19].
Một số nghiên cứu đã công bố từ gừng Từ lâu gừng đã được nhiều nhà khoa học chú ý đến bởi các tác dụng có lợi cho sức khỏe. Một nghiên cứu [52] đã làm thí nghiệm so sánh gừng và scopolamine và damphetamine nhận thấy bột gừng khô có hiệu lực chống say tàu xe hơn scopolamine và damphetamine, trong khi gừng không gây ra cảm giác buồn ngủ, khô miệng, táo bón và bí tiểu như dùng scopolamine và damphetamine. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, trước khi lên tàu xe (khoảng 30 phút) nếu nhai một củ gừng nhỏ sẽ giảm thiểu hiện tượng say tàu xe suốt cuộc hành trình. Những nghiên cứu khác [29], [48], [53] cho rằng gừng có tác dụng kích thích nhu động ruột, nhưng lại không gây nên sự co thắt quá mức ở bộ máy tiêu hóa.
Điều này giải thích được tác dụng giúp dễ tiêu hóa thức ăn, chống tiêu chảy, đầy hơi, chống ối mữa và say tàu xe. Trong gừng có các hoạt chất chống oxy hóa, ức chế hình thành các chất gây viêm. Gừng được xem có tác dụng điều hòa miễn dịch, dùng làm giảm đau kháng viêm. Nghiên cứu [14] cho 18 người bị viêm khớp, 10 người bị đau cơ dùng gừng từ 3 tháng đến 30 tháng (với liều từ 500 – 1000mg gừng ) thì 75% người viêm khớp và 100% người đau cơ đã được giảm đau và giảm sưng.
Ở một thí nghiệm khác, 7 người bị thấp khớp nặng không đáp ứng với nhiều loại thuốc khác nhưng 8 khi dùng mỗi ngày 5g gừng tươi hoặc 100 -1000mg gừng khô thì bệnh biến chuyển rõ rệt: giảm đau, cải thiện độ hoạt động của khớp, giảm cứng khớp vào buổi sáng. Ngoài ra, còn một số nghiên cứu khác trên thế giới đã công bố từ gừng được tóm tắt trong bảng 1. Các nghiên cứu về tác dụng có lợi cho sức khỏe của gừng Loại nghiên Tác dụng Hợp chất Tác giả cứu có lợi tác dụng Chống oxy hóa Ức chế sự oxy hóa lipid Dịch trích gừng [24] Ức chế sinh tổng hợp hydrogen Tinh dầu gừng [25], [29] peroxide (H2O2) trong tế bào sụn do acid fulvic Ngăn ngừa ảnh hưởng của gốc tự do Gingerol, shogaol [25] Chống ung thư Ngăn ngừa sự phát triển của tế bào Dịch trích gừng [17], [42] ung thư Chống viêm Khả năng chống viêm Gingerol, shogaol, [23], [25] gingernone,6- gingerdiol, hexahydrocurcumin.
