Tổng quan luận án
Cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L. Benn, tên đồng danh Pouzolzia indica Gaudich, thuộc họ Gai - Urticaceae) là một loài thảo dược được sử dụng rộng rãi trong y học dân gian tại Việt Nam và các quốc gia châu Á. Tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, cây thuốc dòi được trồng xen canh trong vườn cây ăn trái hoặc mọc tự nhiên, thường được dùng ở dạng tươi hoặc phơi khô sắc nước uống nhằm trị cảm ho, viêm họng, tiêu đờm, viêm nhiễm đường hô hấp và bổ phổi. Các nghiên cứu hóa thực vật và dược lý trước đây đã ghi nhận sự hiện diện của các nhóm hoạt chất sinh học có khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn và kháng nấm trong cây thuốc dòi. Tuy nhiên, việc đánh giá sự biến đổi hàm lượng các hoạt chất sinh học theo chu kỳ sinh trưởng, mùa vụ canh tác, cũng như việc xác lập chế độ làm khô, bảo quản và xây dựng quy trình công nghệ chế biến tạo ra các sản phẩm thực phẩm tiện dụng (dạng cao lỏng và bột sấy phun hòa tan) vẫn chưa được thực hiện một cách có hệ thống. Do đó, luận án tiến sĩ ngành Công nghệ Thực phẩm của nghiên cứu sinh Nguyễn Duy Tân (Trường Đại học Cần Thơ, 2018) được triển khai nhằm giải quyết các khoảng trống công nghệ này.
Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định rõ ràng gồm hai nội dung chính:
- Xác định thời điểm thu hoạch và phương pháp xử lý sau thu hoạch thích hợp cho cây thuốc dòi nhằm thu nhận tối đa hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học.
- Xây dựng quy trình sản xuất hai dạng sản phẩm (cao lỏng và bột hòa tan) chất lượng cao và có khả năng hỗ trợ sức khỏe.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án:
- Đối tượng nghiên cứu: Cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L. Benn, gồm hai dạng thân tím đỏ trồng xen canh và thân xanh mọc tự nhiên) được thu hái tại tỉnh An Giang và các địa phương thuộc vùng Đồng bằng sông Cửu Long.
- Phạm vi không gian: Các thí nghiệm nông học, trích ly, cô đặc chân không, sấy phun, phân tích hóa sinh và thăm dò thị hiếu người tiêu dùng được thực hiện tại Trường Đại học Cần Thơ, Trường Đại học An Giang và Viện Nghiên cứu & Phát triển Công nghệ sinh học.
- Phạm vi thời gian: Khảo sát mùa vụ trồng và thu hoạch thực hiện trong năm 2015 (mùa nắng từ tháng 1 đến tháng 4/2015; mùa mưa từ tháng 7 đến tháng 10/2015); theo dõi động học phân hủy hoạt chất trong bảo quản kéo dài 12 tháng; toàn bộ công trình hoàn thành và bảo vệ vào năm 2018.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Luận án đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến phân loại thực vật, thành phần hóa sinh và hoạt tính dược lý của cây thuốc dòi:
- Về phân loại và phân bố thực vật: Adhikari và Babu (2008), Võ Văn Chi (2012), Đỗ Tất Lợi (2004) mô tả đặc tính thực vật học, điều kiện sinh trưởng và vùng phân bố của chi Pouzolzia tại châu Á (Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Malaysia, Bangladesh...).
- Về kinh nghiệm chữa bệnh dân gian và hoạt tính dược lý: Purkayastha và cộng sự (2007) ghi nhận dịch ép thân cây thuốc dòi dùng chữa bệnh về mắt tại Ấn Độ; Bhattacharjya và Borah (2008) ghi nhận bài thuốc trị kiết lỵ, tiêu chảy ở trẻ em; Li (2006) tại Đài Loan xác định dịch chiết lá chữa đau dạ dày và chống tổn thương phóng xạ nhờ hợp chất polyphenol; Seraj và cộng sự (2012), Sikder và cộng sự (2013) khảo sát tác dụng giảm đau của dịch chiết methanol liều 400 mg/kg trên chuột; U-Pratya và cộng sự (2008) tại Thái Lan chứng minh dịch chiết methanol ức chế tăng sinh dòng tế bào NB4 và HT93A; Sandhya và cộng sự (2013), Mondal và cộng sự (2013) báo cáo tác dụng hỗ trợ điều trị ung thư và đái tháo đường.
- Về thành phần hóa học và hoạt tính in vitro tại Việt Nam: Lê Thanh Thủy (2007) phân lập được 6 hợp chất gồm phyllanthin, methyl stearate, $\beta$-sitosterol-3-O-$\beta$-D-glucopyranoside, vitexin, isovitexin và quercetin từ các phân đoạn cao, đồng thời chứng minh vitexin và isovitexin kháng khuẩn ở nồng độ 1000 $\mu$g; Lê Văn Lang (2004) chứng minh dịch chiết ethanol kháng khuẩn đường hô hấp trên gia súc; Lã Văn Kính (2012) thử nghiệm chế phẩm thảo dược IAS2 chứa thuốc dòi thay thế kháng sinh trên gia cầm và lợn; Trần Mỹ Tiên và cộng sự (2014) khảo sát độc tính cấp đường uống của cao thuốc dòi và dây cóc ở liều 10 g/kg thể trọng trên chuột.
- Về hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn mở rộng: Saha và Paul (2012a, 2012b), Paul và Saha (2012), Saha và cộng sự (2012) khảo sát dịch chiết ethanol ức chế vi khuẩn Gram (+) và Gram (-) (Staphylococcus aureus, Escherichia coli) và nấm Aspergillus niger; Li và cộng sự (2011) so sánh dịch chiết ethyl acetate có khả năng khử gốc tự do mạnh hơn butylated hydroxytoluene (BHT).
Khoảng trống nghiên cứu mà luận án lựa chọn giải quyết là sự thiếu vắng các cơ sở dữ liệu thực nghiệm định lượng về: sự tích lũy của 4 nhóm hoạt chất chính (polyphenol, flavonoid, anthocyanin, tannin) theo thời gian sinh trưởng; động học quá trình sấy và biến đổi hoạt chất khi bảo quản nguyên liệu; việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật trích ly, cô đặc chân không và sấy phun; cũng như thử nghiệm dược lý in vivo trên mô hình gây ho bằng capsaicin và thăm dò cảm quan người tiêu dùng đối với hai dạng sản phẩm mới.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết
- Hóa học các hợp chất tự nhiên: Luận án dựa trên lý thuyết phân loại và cấu trúc của polyphenol (Harborne, 1986; Pandey và Rizvi, 2009), flavonoid (Đái Duy Ban, 2008; Shohaib và cộng sự, 2011), anthocyanin (Mazza, 1993; Horbowicz và cộng sự, 2008; Kannan, 2011) và tannin (Harvath, 1981; Bele và cộng sự, 2010).
- Cơ chế chống oxy hóa: Sử dụng hai nhóm cơ chế chính gồm chuyển nguyên tử hydrogen (HAT - Hydrogen Atom Transfer) và chuyển điện tử đơn lẻ (ET - Electron Transfer) theo mô hình phân tích của Apak và cộng sự (2007), Leopoldini và cộng sự (2011), Tsuda và cộng sự (2003).
- Kỹ thuật truyền nhiệt và truyền khối trong chế biến thực phẩm: Vận dụng lý thuyết động học sấy vật liệu xốp - keo - mao dẫn (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự; Nguyễn Văn Lụa, 2001), lý thuyết trích ly - hòa tan chất tan, cơ sở nhiệt động học của quá trình cô đặc chân không (Nindo và cộng sự, 2007) và cơ chế tạo màng bao bọc vi nang trong sấy phun (Couto và cộng sự, 2013).
Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng phương pháp thực nghiệm định lượng kết hợp với phân tích tối ưu hóa đa mục tiêu:
- Thiết kế thí nghiệm và tối ưu hóa: Sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM) theo mô hình phức hợp tâm (Central Composite Design - CCD) trên phần mềm Statgraphics Centurion để thiết lập phương trình hồi quy và tối ưu hóa các thông số công nghệ trích ly, phối chế, cô đặc và sấy phun.
- Xử lý số liệu: Phân tích phương sai (ANOVA), so sánh khác biệt trung bình bằng kiểm định LSD (Least Significant Difference) ở mức ý nghĩa $p < 0,05$; xác định sự tương thích mô hình bằng kiểm định Likelihood (Odd ratio); tính toán hằng số tốc độ phân hủy ($k$) và năng lượng hoạt hóa ($E_a$) theo phương trình Arrhenius.
- Phương pháp phân tích hóa sinh:
- Định lượng polyphenol tổng số theo phương pháp Folin-Ciocalteu, biểu thị bằng mg đương lượng gallic acid trên gam chất khô (mg GAE/g DM).
- Định lượng flavonoid tổng số theo phương pháp tạo phức màu với $AlCl_3$, biểu thị bằng mg đương lượng quercetin (mg QE/g DM).
- Định lượng anthocyanin tổng số theo phương pháp pH vi sai, biểu thị bằng mg đương lượng cyanidin-3-glucoside (mg CE/100g DM).
- Định lượng tannin tổng số theo phương pháp Folin-Denis, biểu thị bằng mg đương lượng tannic acid (mg TAE/g DM).
- Phương pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa in vitro:
- Khả năng khử gốc tự do DPPH xác định giá trị $IC_{50}$ (mg/ml).
- Năng lực khử sắt FRAP xác định hàm lượng $\mu M\ FeSO_4/100\ mg$.
- Tổng năng lực khử qua chỉ số chống oxy hóa AAI (Antioxidant Ability Index).
- Phương pháp thử nghiệm dược lý in vivo và kháng khuẩn:
- Thử nghiệm độc tính cấp đường uống xác định liều dung nạp tối đa ($D_{max}$) trên chuột nhắt trắng trong 14 ngày.
- Thử nghiệm nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) trên các chủng vi khuẩn đường hô hấp (Streptococcus pyogenes...).
- Đánh giá tác dụng long đàm thông qua phần trăm tăng tiết đỏ phenol ở đường hô hấp chuột.
- Đánh giá tác dụng ức chế ho trên mô hình chuột gây phản xạ ho bằng khí dung capsaicin (ghi nhận thời gian tiềm thời xuất hiện cơn ho, số lần khịt mũi, chải lông vùng mõm và số lần nhảy kích thích).
- Khảo sát thị hiếu người tiêu dùng: Điều tra trực tiếp 150 người tiêu dùng về mức độ ưa thích cảm quan (màu sắc, mùi, vị, trạng thái theo thang điểm Hedonic), đánh giá chất lượng và mức độ sẵn lòng chi trả đối với sản phẩm.
Nội dung chính theo từng chương
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
Chương này thiết lập cơ sở khoa học, đặt vấn đề nghiên cứu về nguồn tài nguyên cây thuốc dòi tại Đồng bằng sông Cửu Long. Tác giả nêu rõ tính cấp thiết của việc bảo tồn hoạt chất thông qua sơ chế sau thu hoạch và phát triển sản phẩm chế biến sâu. Chương 1 trình bày 2 mục tiêu tổng quát, phân kỳ thành 3 nội dung nghiên cứu lớn (gồm 9 thí nghiệm thực nghiệm và các nội dung phân tích chức năng), đồng thời công bố ý nghĩa khoa học - thực tiễn và 4 điểm mới của đề tài.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Chương 2 tổng hợp có hệ thống các tài liệu học thuật về:
- Đặc điểm thực vật học của hai dạng cây thuốc dòi (thân tím đỏ và thân xanh).
- Bản chất cấu trúc hóa học và sinh tổng hợp của 4 nhóm hợp chất: polyphenol, flavonoid, anthocyanin và tannin.
- Các cơ chế dập tắt gốc tự do ($O_2^{\bullet-}, ROO^{\bullet}, OH^{\bullet}, NO^{\bullet}$) và cơ chế tạo phức càng cua kim loại của các hợp chất phenolic.
- Tác động của nhiệt độ và tác nhân chế biến lên động học phân hủy hoạt chất trong các quá trình sấy nhiệt, trích ly dung môi nước, cô đặc chân không và sấy phun có bổ sung chất mang.
- Các mô hình thử nghiệm dược lý tiền lâm sàng trên động vật đối với các dịch chiết thảo dược trị ho và long đàm.
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương 3 mô tả chi tiết vật liệu nghiên cứu, trang thiết bị đo đạc và quy trình bố trí 9 thí nghiệm thuộc 3 nội dung:
- Nội dung 1 (Thu hoạch và sau thu hoạch): Thí nghiệm 1 (mùa vụ trồng: mùa nắng/mùa mưa và thời điểm thu hoạch: 30, 45, 60, 75, 90 ngày sau trồng); Thí nghiệm 2 (nhiệt độ sấy 60, 70, 80, 90, 100°C so với phơi nắng; kích thước nguyên cây NC và cắt khúc CK 3÷5 cm); Thí nghiệm 3 (theo dõi bảo quản 12 tháng theo hàm ẩm và dạng nguyên liệu).
- Nội dung 2 (Chế biến cao lỏng và bột hòa tan): Thí nghiệm 4 (trích ly: nhiệt độ 70÷90°C, thời gian 20÷40 phút, tỷ lệ nước/nguyên liệu 20/1÷30/1 v/w); Thí nghiệm 5 (phối chế cao lỏng: acid citric 0,2÷0,4%, đường 15÷25°Brix, carboxymethyl cellulose 0,2÷0,4%); Thí nghiệm 6 (cô đặc chân không: áp suất 550÷650 mmHg, thời gian 30÷40 phút); Thí nghiệm 7 (chọn loại gum: arabic, carrageenan, xanthan và tỷ lệ maltodextrin 5÷15%); Thí nghiệm 8 (sấy phun: nhiệt độ khí vào 170÷190°C, tốc độ nạp liệu 16÷20 rpm); Thí nghiệm 9 (phối trộn bột hòa tan với đường sucrose 10, 15, 20% và acid ascorbic 0,05, 0,10, 0,15%).
- Nội dung 3 (Phân tích chức năng, dược lý và kinh tế): Thử nghiệm in vitro (DPPH, FRAP, AAI); thử nghiệm in vivo trên chuột (độc tính cấp $D_{max}$, long đàm, gây ho bằng capsaicin); điều tra 150 người tiêu dùng; tính toán hiệu suất thu hồi và dự toán chi phí nguyên liệu sản xuất.
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Chương 4 phân tích toàn bộ kết quả thực nghiệm đạt được:
- Ảnh hưởng của mùa vụ và thời điểm thu hoạch: Cây thuốc dòi trồng trong mùa nắng (tháng 1÷4) cho hàm lượng các hợp chất sinh học và hoạt tính chống oxy hóa cao hơn có ý nghĩa ($p < 0,05$) so với mùa mưa (tháng 7÷10). Thời điểm thu hoạch thích hợp nhất là giai đoạn 4÷8 tuần tuổi (30÷60 ngày sau khi trồng), khi cây tích lũy tối đa hàm lượng polyphenol và flavonoid.
- Động học làm khô và bảo quản nguyên liệu: Sấy ở nhiệt độ 60°C hoặc phơi nắng giúp duy trì hàm lượng hoạt chất tốt nhất, hạn chế sự suy giảm nhiệt phân so với các mức nhiệt độ 70÷100°C. Nguyên liệu cắt khúc 3÷5 cm sấy đạt độ ẩm dưới 12%, đóng gói trong bao bì PE 2 lớp ghép mí có thể bảo quản trong 12 tháng ở nhiệt độ phòng với mức tổn thất hoạt chất được kiểm soát.
- Tối ưu hóa quy trình sản xuất cao lỏng:
- Điều kiện trích ly tối ưu: nhiệt độ 81°C, thời gian 30 phút, tỷ lệ nước/nguyên liệu 27/1 (v/w).
- Công thức phối chế tối ưu: 0,29% acid citric, 20°Brix đường sucrose, 0,29% carboxymethyl cellulose (CMC).
- Chế độ cô đặc chân không tối ưu: áp suất 600 mmHg trong thời gian 40 phút.
- Sản phẩm cao lỏng đạt các thông số: 60°Brix, độ nhớt 538 mPas, hoạt độ nước $a_w = 0,91$, pH = 3,9.
- Tối ưu hóa quy trình sản xuất bột sấy phun:
- Chất mang tối ưu: 9% maltodextrin kết hợp 0,08% gum arabic.
- Chế độ sấy phun tối ưu: nhiệt độ không khí đầu vào 179°C, tốc độ dòng nạp liệu 18 rpm.
- Tỷ lệ phối trộn bột thành phẩm: 3 g bột thuốc dòi / 15 g đường sucrose / 0,1 g acid ascorbic trong 100 ml nước. Độ ẩm sản phẩm bột đạt 6,5%.
- Biến đổi chất lượng trong bảo quản sản phẩm: Sau thời gian bảo quản, mẫu cao lỏng ở nhiệt độ phòng có tỷ lệ tổn thất anthocyanin, flavonoid, polyphenol và tannin lần lượt là 64,21%, 63,52%, 45,59% và 40,52% (cao hơn so với bảo quản lạnh: 42,11%, 40,94%, 32,30% và 29,58%). Mẫu bột sấy phun bảo quản trong hộp nhựa ở nhiệt độ phòng có mức tổn thất lần lượt là 51,85%, 50,97%, 36,64% và 33,86%.
Bảng tổng hợp đặc tính hóa lý và hàm lượng hoạt chất sinh học của hai sản phẩm:
| Chỉ tiêu phân tích |
Đơn vị tính |
Sản phẩm Cao lỏng |
Sản phẩm Bột sấy phun |
| Hàm lượng Anthocyanin |
mg CE/100g |
2,85 |
8,06 |
| Hàm lượng Flavonoid |
mg QE/g |
3,81 |
30,86 |
| Hàm lượng Polyphenol |
mg GAE/g |
8,05 |
28,12 |
| Hàm lượng Tannin |
mg TAE/g |
6,12 |
24,85 |
| Độ ẩm |
% |
- |
6,50 |
| Chất khô hòa tan |
°Brix |
60,0 |
- |
| Độ nhớt |
mPas |
538 |
- |
| Hoạt độ nước ($a_w$) |
- |
0,91 |
- |
| Giá trị pH |
- |
3,90 |
- |
| Khả năng khử DPPH ($IC_{50}$) |
mg/ml |
3,18 |
0,98 |
| Năng lực khử sắt FRAP |
$\mu M\ FeSO_4/100\ mg$ |
6,687 |
116,198 |
| Chỉ số chống oxy hóa AAI |
- |
14,333 |
41,792 |
- Kết quả khảo sát người tiêu dùng và thử nghiệm sinh học:
- Thăm dò 150 người tiêu dùng cho thấy 75÷85% đánh giá màu sắc, mùi, vị từ mức thích đến cực kỳ thích; 93÷94% đánh giá chất lượng từ khá đến rất tốt; 80÷84% sẵn lòng mua sản phẩm ở mức giá 30.000 đồng/keo 250 ml cao lỏng hoặc hộp 100 g bột sấy phun.
- Về hoạt tính kháng khuẩn: Bột sấy phun thể hiện hoạt tính ức chế Streptococcus pyogenes với giá trị MIC là 50 mg/ml, trong khi cao lỏng không thể hiện hoạt tính kháng khuẩn rõ rệt trên các chủng hô hấp thử nghiệm.
- Về dược lý trị ho in vivo: Bột sấy phun ở liều quy đổi trên người 6 g/ngày làm tăng tiết đỏ phenol (tác dụng long đàm) và kéo dài thời gian tiềm thời, giảm tần số cơn ho ở mô hình chuột bị kích ứng bởi capsaicin. Cao lỏng ở liều quy đổi 4 g/ngày có tác dụng long đàm nhưng tác dụng ức chế phản xạ ho không điển hình bằng dạng bột.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về chế độ thu hái, sơ chế sấy khô, bảo quản và hai quy trình công nghệ sản xuất cao lỏng và bột hòa tan; đề xuất các khuyến nghị về việc chuyển giao công nghệ và nghiên cứu chuyên sâu trong giai đoạn tiếp theo.
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới của luận án
- Lần đầu tiên công bố dữ liệu toàn diện về hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học (polyphenol, flavonoid, anthocyanin, tannin) hiện diện trong cây thuốc dòi được canh tác tại khu vực An Giang - Đồng bằng sông Cửu Long theo các mùa vụ và độ tuổi sinh trưởng.
- Xác định được thời điểm thu hoạch tối ưu (4÷8 tuần tuổi sau khi trồng vào mùa khô) và chế độ làm khô phù hợp (sấy ở 60°C hoặc phơi nắng đến độ ẩm $< 12%$, cắt khúc 3÷5 cm) giúp bảo tồn tối đa hàm lượng hoạt chất sinh học, đồng thời xác lập mô hình động học tổn thất hoạt chất trong 12 tháng bảo quản.
- Ứng dụng thành công công nghệ trích ly tối ưu hóa bề mặt đáp ứng (RSM), cô đặc chân không và sấy phun sử dụng hệ chất mang maltodextrin - gum arabic để chế biến thành công hai dạng sản phẩm giá trị gia tăng tiện dụng: cao lỏng (60°Brix) và bột hòa tan (ẩm 6,5%).
- Cung cấp các bằng chứng khoa học thực nghiệm về hoạt tính chống oxy hóa in vitro (DPPH, FRAP, AAI) và tác dụng dược lý in vivo (kháng khuẩn Streptococcus pyogenes, làm tăng tiết dịch nhầy đường hô hấp và ức chế phản xạ ho trên mô hình chuột gây ho bằng capsaicin) của sản phẩm chế biến từ cây thuốc dòi.
Kiến nghị và giải pháp đề xuất
- Áp dụng quy trình thu hoạch vào mùa nắng ở chu kỳ 4÷8 tuần tuổi và sơ chế làm khô ở 60°C nhằm tạo nguồn nguyên liệu đồng nhất cho công nghiệp chế biến thảo dược.
- Khuyến nghị sử dụng bao bì PE 2 lớp ghép mí và bảo quản ở điều kiện nhiệt độ thấp để giảm tốc độ suy giảm các hợp chất polyphenol và anthocyanin.
- Chuyển giao quy trình công nghệ cô đặc chân không và sấy phun cho các doanh nghiệp chế biến đồ uống nhằm thương mại hóa hai dòng sản phẩm nước uống thảo mộc hỗ trợ sức khỏe.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Dựa trên phạm vi nghiên cứu được trình bày trong luận án, một số hạn chế và hướng nghiên cứu mở rộng bao gồm:
- Phạm vi khảo nghiệm dược lý: Thử nghiệm kháng khuẩn mới dừng lại ở một số chủng vi khuẩn đường hô hấp đại diện (Streptococcus pyogenes...) và thử nghiệm tác dụng trị ho trên mô hình chuột quy mô phòng thí nghiệm; cần mở rộng thử nghiệm lâm sàng trên người.
- Thành phần dịch chiết: Hoạt tính kháng khuẩn của dạng cao lỏng chưa thể hiện rõ nét đối với một số chủng vi sinh vật so với dạng bột sấy phun, cần nghiên cứu sâu hơn về sự chuyển hóa hoặc tương tác giữa các nhóm hoạt chất trong quá trình gia nhiệt cô đặc kéo dài.
- Quy mô công nghệ: Các thông số kỹ thuật được xác lập trên hệ thống thiết bị quy mô pilot trong phòng thí nghiệm; cần nghiên cứu nâng cấp quy mô sản xuất công nghiệp và đánh giá tuổi thọ sản phẩm (shelf-life) trong điều kiện lưu thông thực tế trên thị trường.
Giá trị tham khảo
Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị khoa học và thực tiễn đối với:
- Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Dược liệu, Nông nghiệp sau thu hoạch: Tham khảo phương pháp luận thiết kế thí nghiệm bề mặt đáp ứng (RSM - CCD), kỹ thuật phân tích động học phân hủy hoạt chất sinh học ($k, E_a$) và các quy trình định lượng polyphenol, flavonoid, anthocyanin, tannin.
- Các doanh nghiệp sản xuất thực phẩm chức năng và đồ uống thảo dược: Ứng dụng trực tiếp thông số công nghệ trích ly, cô đặc chân không (600 mmHg, 40 phút) và sấy phun (179°C khí vào, 18 rpm, chất mang maltodextrin 9% và gum arabic 0,08%) để chế biến sản phẩm từ dược liệu.
- Cơ quan quản lý nông nghiệp tại Đồng bằng sông Cửu Long: Cơ sở định hướng quy hoạch vùng trồng chuyên canh cây thuốc dòi xen trong vườn cây ăn trái, nâng cao giá trị kinh tế của cây dược liệu địa phương.
Câu hỏi thường gặp
1. Thời điểm thu hoạch và phương pháp sơ chế làm khô nào tối ưu nhất cho cây thuốc dòi?
Cây thuốc dòi cho hàm lượng hoạt chất sinh học cao nhất khi được trồng trong mùa nắng (tháng 1÷4) và thu hoạch ở giai đoạn từ 4 đến 8 tuần tuổi sau khi trồng (30÷60 ngày). Phương pháp sơ chế tối ưu là rửa sạch, cắt khúc 3÷5 cm và làm khô bằng cách phơi nắng hoặc sấy ở nhiệt độ 60°C đến khi độ ẩm nguyên liệu đạt dưới 12%.
2. Các thông số kỹ thuật tối ưu để sản xuất cao lỏng thuốc dòi là gì?
Quá trình sản xuất cao lỏng đạt tối ưu khi trích ly nguyên liệu khô ở 81°C trong 30 phút với tỷ lệ nước/nguyên liệu là 27/1 (v/w). Dịch trích sau đó được phối chế với 0,29% acid citric, 20°Brix đường sucrose và 0,29% carboxymethyl cellulose (CMC), rồi cô đặc chân không ở áp suất 600 mmHg trong 40 phút để thu được sản phẩm cao lỏng đạt 60°Brix, độ nhớt 538 mPas, $a_w = 0,91$ và pH = 3,9.
3. Công thức phối chế chất mang và chế độ sấy phun cho bột thuốc dòi hòa tan được xác lập như thế nào?
Dịch trích cây thuốc dòi được phối chế với chất mang gồm 9% maltodextrin (w/v) kết hợp 0,08% gum arabic (w/v). Quá trình sấy phun được thực hiện ở nhiệt độ không khí đầu vào là 179°C và tốc độ dòng nạp liệu 18 rpm. Bột sấy phun thu được có độ ẩm 6,5%, khi sử dụng được phối trộn theo tỷ lệ bột thuốc dòi / đường sucrose / acid ascorbic là 3 / 15 / 0,1 (w/w/w) trong 100 ml nước.
4. Khả năng chống oxy hóa in vitro giữa sản phẩm bột hòa tan và cao lỏng chênh lệch như thế nào?
Sản phẩm bột hòa tan thể hiện hoạt tính chống oxy hóa in vitro cao hơn rõ rệt so với cao lỏng trên cả ba phương pháp đánh giá: giá trị $IC_{50}$ khử gốc tự do DPPH đạt 0,98 mg/ml (ở cao lỏng là 3,18 mg/ml - giá trị $IC_{50}$ càng nhỏ hoạt tính càng mạnh); năng lực khử sắt FRAP đạt 116,198 $\mu M\ FeSO_4/100\ mg$ (ở cao lỏng là 6,687 $\mu M\ FeSO_4/100\ mg$); và chỉ số chống oxy hóa AAI đạt 41,792 (ở cao lỏng là 14,333).
5. Tác dụng dược lý của bột thuốc dòi sấy phun trên bệnh lý đường hô hấp được ghi nhận ra sao?
Bột thuốc dòi sấy phun thể hiện hoạt tính kháng khuẩn đối với chủng Streptococcus pyogenes với nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) là 50 mg/ml. Trên mô hình chuột thí nghiệm bị gây phản xạ ho bằng capsaicin, bột thuốc dòi ở liều quy đổi trên người tương đương 6 g/ngày có tác dụng làm tăng tiết đỏ phenol (tác dụng long đàm), kéo dài thời gian tiềm thời xuất hiện cơn ho và giảm rõ rệt các biểu hiện kích thích hô hấp (khịt mũi, chải lông vùng mõm, nhảy kích thích).
Kết luận
Luận án của nghiên cứu sinh Nguyễn Duy Tân đã khảo sát toàn diện sự biến đổi của các hợp chất có hoạt tính sinh học trong cây thuốc dòi (Pouzolzia zeylanica L. Benn) từ khâu trồng trọt, thu hoạch đến các quá trình chế biến nhiệt. Công trình đã ứng dụng phương pháp bề mặt đáp ứng để tối ưu hóa thành công quy trình sản xuất hai sản phẩm tiện dụng gồm cao lỏng 60°Brix và bột hòa tan sấy phun đạt độ ẩm 6,5%. Kết quả phân tích in vitro và thử nghiệm in vivo khẳng định sản phẩm bột hòa tan sở hữu hoạt tính chống oxy hóa cao, khả năng kháng khuẩn Streptococcus pyogenes và tác dụng hỗ trợ điều trị ho, long đàm. Đây là cơ sở khoa học quan trọng giúp nâng cao giá trị sử dụng và định hướng phát triển chuỗi chế biến thương mại cho nguồn dược liệu cây thuốc dòi tại Việt Nam.
