Chương 1 TỎNG QUAN 1. Tổng quan về điều 1. Giới thiệu về cây điều Thuộc họ quả hạch: Anacardiaceae Tên khoa học: Anacardium occidentale L. Tên khác: Đào lộn hột Cây điều có nguồn gốc từ vùng đông bắc của Brazil, một trong những vùng thích hợp nhất đề cây điều phát triển (Oliveira và ctv, 2015).
Ban đầu, cây điều được trồng với mục đích là che phủ, chống xói mòn, nhưng sau khi tìm thấy giá trị kinh tế thì loài cây này được nhân giống và trở thành cây công nghiệp. Điều được vận chuyền đến nhiều nơi khác nhờ các nhà thám hiểm người Bồ Đào Nha. Cây điều có những chiếc lá hình elip, màu xanh lá cây, xếp thành hình xoắn ốc trên cành. Cây ra hoa xếp thành cum hoa nhiều nhánh, mỗi cụm khoảng vài chục đến vài trăm hoa.
Thời điểm cây điều ra hoa là vào cuối mùa mưa đầu mùa khô. Cây ra ba loại hoa: đực, cái và hoa hỗn hợp (hoa chứa cả hai loại cơ quan sinh sản). Ban đầu hoa có màu xanh lục, nhưng sau một thời gian sẽ chuyển sang mau đỏ. Doi và côn trùng là những loài thụ phấn chính của hoa.
Cây điều được chia làm hai loại là cây điều dạng lùn và cây điều dạng thông thường. Đối với cây điều đạng thông thường thì có kích thước trung bình, ít nhánh và có độ cao từ 10 đến 15 m. Đối với cây điều dạng lùn thì có quả khoảng 6 tháng, chiều dài tối đa khoảng 6m, thân nhỏ và các tán cây đồng nhất. Đường kính của những tán cây trưởng thành có thể dao động đến 20m và cho ra qua từ 5 đến 7 tháng (Johnson DV, 1973).
Đặc điểm phân bố và sản lượng Theo Dendena và ctv (2014), điều được trồng rất nhiều nơi trên thế giới nhưng nhiều nhất ở Châu Á và Châu Phi. Ở Việt Nam, cây điều có thê sinh trưởng trên đất khô can, đất chai sạn, đất xấu, loại cây này gồm khoảng 60-74 chi và 400-600 loài. Điều được trồng từ nhiều loại khác nhau từ những loại cây bụi đến các loại cây lớn khác nhau và nó được trồng chủ yếu ở những vùng có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, cụ thể điều được trồng giữa 15 độ Nam và 15 độ Bắc ở xích đạo (Cavalcanti va ctv, 2007). San luong điều năm 2011 trên thé giới đạt 4,27 triệu tấn, đa số ở khu vực Châu Á và châu Phi, trong đó Việt Nam chiếm khoảng 30%.
Sản lượng điều trong những năm gan đây đều gia tăng ôn định (Dendena, 2014). Khoảng 5 năm trở lại đây, sản lượng điều trên toàn thé giới không ngừng tăng do nhu cầu của thị trường vào năm 2020 sản lượng điều trên toàn thế giới chạm mốc 5. Sruthi và Naidu (2023) nhận định cùng với sản lượng khai thác điều không ngừng tăng thì lượng vỏ lụa thải ra trong quá trình sản xuất cũng tăng nhanh chóng, ước tính 80kg hạt điều sẽ thu được khoảng 1 kg vỏ lụa (Mohod và ctv. Hiện tại, loại phụ phẩm này được sử dụng một phần làm thức ăn gia súc hoặc làm nhiên liệu đốt để duy trì hoạt động nồi hơi (Hurtado, 1986), tuy nhiên chất đốt nguồn gốc hữu cơ này là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính và sức khỏe cộng đồng tại nhiều quốc gia trên thế giới ( Jeandet và ctv.
Tổng quan về vỏ lụa hạt điều Khi tất cả các nhà sản xuất đều tập trung vào hạt điều, trái điều thì việc ứng dụng, trích ly các nguồn phụ phẩm từ điều là một hướng đi mới, cụ thé đó là vỏ lụa hạt điều. Theo Oliveira và ctv (2015), vỏ lụa hạt điều là một lớp vỏ mỏng màu đỏ nâu, bao phủ bên ngoài nhân hạt điều, chiếm 1-3% tổng trọng lượng hạt điều. Trong quá trình sản xuất nhân hạt điều, lượng phụ pham vỏ lụa được tạo ra khá lớn, ước tính khoảng 80 kg hạt thô sẽ thu được 1 kg vỏ lụa (Mohod và ctv, 2011). Hiện tại, loại phụ phẩm này được sử dụng một phần làm thức ăn gia súc hoặc làm nhiên liệu đốt dé duy trì hoạt động nôi hơi.
Kết qua của nhiều nghiên cứu cho thấy, vỏ lụa hạt điều là nguồn nguyên liệu giàu các hợp chất polyphenol với TPC nhiều hơn cả trà xanh và socola đen. Cụ thé, hàm lượng (+)-catechin và (-)- epicatechin trong vỏ lụa điều cao gap 20 lần và 5 lần so với các hợp chất polyphenol trong socola đen (Natsume và ctv, 2000). Ngoài ra, trong vỏ lụa điều còn nổi bật các nhóm terpene, flavonoid, terpenoid, tanin và sterol (Oliveira và ctv, 2015). Đây là các hợp chất chính tạo ra hoạt tính sinh học, cụ thé là khả năng kháng oxy hóa, chống viêm, chống dị ứng và kha năng kháng khuẩn (Kwon và ctv, 2007).
Theo Hettiarachchi và ctv (2013), bên trong vỏ lụa còn có thành phần của một số hợp chất sinh học quan trọng, được biểu thị ở Bảng 1. Do đó, việc nghiên cứu tận dụng phụ phẩm với số lượng lớn này dé trích các hợp chat polyphenol là một hướng đi đầy tiềm năng. Thành phần một số hợp chất sinh học quan trọng có trong vỏ lụa hạt điều (Hettiarachchi và ctv, 2013) Tên hợp chất Hàm lượng (+)-catechin 5,70 mg/g DW (-) -epicatechin 4,46 mg/g DW TPC 269,05 mg GAE/ g DW TAC 591,17 mg TE/ g DW 1. Tổng quan về các hợp chat polyphenol 1.
Khái niệm Polyphenol là sản phẩm của quá trình chuyền hóa thứ cấp ở thực vật. Chúng phát sinh về mặt sinh học từ hai con đường tổng hợp chính: con đường shikimate va con đường acetate (Bravo và ctv, 2009). Day là một nhóm cực kỳ rộng và phức tap của các chất thực vật. Polyphenol tự nhiên có thé từ các phân tử đơn giản, chang hạn như axit phenolic, đến các hợp chất cao trùng hợp, chang hạn như tannins.
Phan loại Theo Ozcan và ctv (2014), polyphenol được phân thành bốn nhóm chính như sau: axit phenolic (hydroxybenzoid axit và hydroxylcinamic axit), flavonoid (flavonol, flavone, flavanone, anthocyanidin va isoflavone), tannins (g6m tannin thuy phan va tannin ngung tu) va Stilbenes. Axit phenolic Axit phenolic gồm hai nhóm là axit hydroxybenzoid và axit hydroxylcinamic. Hydroxybenzoic axit bao gồm axit gallic, p-hydroxybenzoic, protocatechuic, axit vanillic và syringic, thường có cau trúc C6-C1. Mặt khác, axit hydroxycinnamic là các hợp chất thơm với chuỗi bên ba carbon (C6-C3), thông thường như axit caffeic, ferulic, p-coumaric và sinapic (Balasundram và ctv, 2006).
C ác nguồn chính chứa nhiều axit phenolic là táo, cam, bưởi, chanh, đào, khoai tây, rau diếp, rau bina, hat ca phê và trà. Axit hydroxycinnamic là một nhóm chính trong lớp chat phenolic (Gonthier và ctv, 2006). Flavonoids Flavonoids là polyphenol có nhiều nhất trong chế độ ăn uống hang ngày của con người, chiếm hơn một nửa trong số tám nghìn hợp chất phenolic tồn tại trong quả mâm xôi, nho đen, quả việt quất, dâu tây, anh dao, man, nam việt quất, lựu. Đây là hợp chất có trọng lượng phân tử thấp, bao gồm mười lăm nguyên tử carbon, mang cau trúc C6-C3-C6.
Flavonoids chủ yêu được chia thành hai lớp: (a) anthocyanins (dẫn xuất glycosyl hóa của anthocyanidin, hiện diện trong hoa và trái cây nhiều màu sắc); (b) anthoxanthins (một nhóm các hợp chất có ít màu sắc hơn, được chia thành nhiều loại, bao gồm flavones, flavans, flavonols, isoflavones và glycoside của chúng) (Lotito va B. Tannins Tannin là các hợp chat trọng lượng phân tử tương đối cao, được tìm thấy trong các phức hợp với các ancaloit, polysacarit và protein, là một nhóm các polyphenol tan trong nước. Tannins được phan chia thành tannin thủy phân và tannin ngưng tu. Cac tannin thủy phân là este của axit gallic (gallo- và ellagi-tannin), trong khi tannin ngưng tu (còn được gọi là proanthocyanidin) là các polyme cua polyhydroxyflavan- 3-ol.
Một phân khu thứ ba, các phlorotannin bao gồm phloroglucinol, được phân lập từ một số chi của tảo nâu. Các nguồn tannin chính được tìm thay trong quả nho, tao, dâu tây, quả lựu, mận, đậu xanh, rượu vang, ca cao, trà, hạt cà phê, các loại quả còn xanh (Balasundram và ctv, 2006). Stilbenes Stilbenes được đặc trưng cấu trúc bởi sự hiện diện của một nhân 1,2- diphenylethylene với các nhóm thế hydroxyl trên các vòng thơm. Chúng tồn tại ở dạng monome hoặc oligome.
Các hợp chất được biết đến nhiều nhất là trans- resveratrol sở hữu cấu trúc trihydroxystilbene (Han và ctv, 2007). Các nguồn chính của stilbenes bao gồm nho, rượu vang, đậu nành, đậu phộng và các sản phẩm từ đậu phông (Cassidy và ctv, 2000). Tính chất Polyphenol là các phân tử có khả năng hấp thụ các bước sóng thuộc vùng tử ngoại do có nhiều nhân thơm với khả năng liên hợp các ø —electron. Chúng có thé tự phát huỳnh quang, đặc biệt là các chất lignin và phan phenol của suberin.
Polyphenol cũng có thé tham gia phan ứng oxi hóa, có ái lực liên kết hóa học với protein rất đặc trưng, điều này có thé tạo ra phức chất giữa protein tan hoặc không tan. Quá trình sinh tổng hợp và trao đổi chat: polyphenol kết hợp với các khối nhỏ hơn từ các phenol tự nhiên đơn giản, có nguồn gốc từ con đường phát sinh sinh học phenyl propanoid cho các axit phenolic hoặc con đường axit ashikimic cho ra các gallotanin và các chất tương tự. Các flavonoids và các dẫn xuất của axit caffeic được sinh tổng hợp từ phenylalanin va malonyl-CoA. Hợp chất phức gallotamin phát triển thông qua quá trình ôxy hóa 1,2,3,4,6-pentagalloyl-glucose hoặc quá trình dinner hóa tạo ra tannin thủy phân.
Đối với các anthocyanidin, một chất đầu của quá trình sinh tổng hợp tạo ra tanin cô đặc, các enzyme quan trọng là dihydroflavonol reductase và leucoanthocyanidin reductase (LAR) với việc cộng hợp liên tiếp với catechin và epicatechin để tạo ra phân tử lớn hơn chính là tannin không thủy phân. Dạng bị glucoside hóa phát triển từ hoại tính của enzyme glucosyltransferase và làm tăng độ tan của polyphenol. Tác dụng kháng oxy hóa của polyphenol Các hợp chất polyphenol là chất kháng oxy hóa xuất hiện hầu hết trong các loại quả, vỏ và hạt của thực vật như các loại cây họ đậu, trà xanh, rượu vang. Nhiều yếu tô như giống, độ chin tại thời điểm thu hoạch, môi trường, quá trình chế biến và bảo quản có thé ảnh hưởng đến hàm lượng polyphenol của thực vật.
Tổng lượng polyphenol nạp vào cơ thê có thể lên tới 1 gam/ngay, cao hơn nhiều so với tat cả các nhóm chất phytochemical và chất kháng oxy hóa đã biết, con số này cao hơn gần gấp 10 lần so với lượng vitamin C và gấp 100 lần lượng vitamin E va carotenoids (Scalbert và ctv, 2005). Polyphenol đóng vai trò quan việc ngăn ngừa các bệnh thoái hóa như ung thư và các bệnh tim mạch, thần kinh. Nó cũng ảnh hưởng đến sự hấp thụ ở đường ruột, hệ bai tiết và ruột già. Tại đây, polyphenol được chuyên hóa nhanh chóng bởi các enzyme của ruột và gan và bởi hệ vi sinh vật đường ruột.