LỜI MỞ ĐẦU Từ xưa đến nay, nghệ vàng được sử dụng như một vị thuốc công hiệu trong việc chữa đau dạ dày, làm trắng da, kháng viêm, kháng oxy hóa, hỗ trợ điều trị ung thư. Hoạt chất chính thể hiện nên hoạt tính của củ nghệ đó chính là Curcumin. Vì thế, Curcumin đã và đang trở thành mục tiêu của nhiều nhà nghiên cứu trong nước và thế giới, đặc biệt là các nghiên cứu trong lĩnh vực y dược. Tuy nhiên, khả năng tan trong nước của Curcumin rất kém, gây khó khăn cho việc hấp thu vào cơ thể.
Một giải pháp không mới nhưng rất quan trọng đó chính là giảm kích thước hạt về mức nano nhằm tăng độ hòa tan cũng như hoạt tính sinh học của Curcumin. Do đó, việc tìm kiếm và phát triển các hệ phụ gia và cấu trúc nano có tác dụng gia tăng độ hoà tan nhằm tăng hiệu quả khi ứng dụng vào các sản phẩm phòng ngừa và chữa bệnh là điều cần thiết. Dựa trên các nghiên cứu về tổng hợp nano Curcumin đã và đang thực hiện tại trường đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp. HCM thì Gum Arabic, Maltodextrin, Lactose và Isomalt là một số phụ gia có tác dụng rất tốt trong việc nâng cao độ hòa tan của Curcumin.
Tuy nhiên, các nghiên cứu chỉ mới dừng lại ở việc tạo hệ huyền phù nano Curcumin và thử nghiệm đưa về dạng bột mà chưa có những đánh giá và so sánh sâu hơn về các tính chất của các sản phẩm bột và ứng dụng của chúng trong thực phẩm chức năng. Do đó, nghiên cứu này sẽ tiến hành khảo sát các phương pháp chuyển hệ phân tán Curcumin về dạng bột với các giá mang khác nhau, đánh giá và so sánh tính chất của sản phẩm, tạo điều kiện thuận lợi đưa sản phẩm ra thị trường. TỔNG QUAN VỀ CURCUMIN Việt Nam là quốc gia có tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh, cùng với đời sống, dân trí ngày một nâng cao, thì người dân cũng ngày càng có ý thức nhiều hơn với sức khỏe của mình do đó nhu cầu bảo vệ và nâng cao sức khỏe của người dân từ đó cũng gia tăng. Bên cạnh việc ăn uống hàng ngày thì theo nhiều chuyên gia cho rằng nhu cầu bổ sung các thực phẩm chức năng giàu vitamin tất yếu sẽ trở thành xu hướng tương lai vì bên cạnh việc bổ sung các chất dinh dưỡng thì đây cũng là nguồn “vacxin” phòng những bệnh mạn tính không lây, giúp hỗ trợ chức năng các bộ phận trong cơ thể giúp nâng cao sức đề kháng giảm bớt các nguy cơ bệnh tật.
Cho đến nay, con người mặc dù sử dụng thực phẩm hàng ngày nhưng vẫn chưa hiểu biết đầy đủ về các thành phần các chất dinh dưỡng trong thực phẩm, về tác động của thực phẩm tới các chức năng sinh lý của con người [1]. Ngày nay, người tiêu dùng muốn sử dụng sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên. Mối quan tâm của người tiêu dùng về việc sử dụng các chất phụ gia nhân tạo trong các sản phẩm thực phẩm đã tăng lên rõ rệt. Các cuộc khảo sát khác nhau đã chỉ ra rằng mọi người đang cần nhiều dữ liệu hơn về ảnh hưởng sức khỏe của các chất phụ gia thực phẩm [2].
Và với việc có nhiều phản ánh tiêu cực về các chất phụ gia nhân tạo, thì Curcumin được xem là một giải pháp hữu ích, vì Curcumin có đặc tính như một chất phụ gia tự nhiên. Nghệ từ lâu đã được sử dụng làm gia vị và phụ gia thực phẩm, được sử dụng rộng rãi để cải thiện tính ngon miệng và làm chất ổn định, bảo quản của thực phẩm thông qua màu vàng, mùi vị và khả năng chống oxy hóa đặc trưng của nó [3]. Thông qua đặc điểm cảm quan thân và củ nghệ, thì chúng có màu hơi vàng, mùi thơm và vị hơi đắng, cay [4]. Curcumin được xem là thuốc nhuộm màu vàng tự nhiên.
Liên minh châu Âu (EU) công nhận và cho phép nó là một phụ gia thực phẩm, và nó còn một số tên khác, 2 chẳng hạn như CI 75300, Natural Yellow 3 hoặc diferuloylmethane. Độ ổn định của Curcumin trong dung dịch phụ thuộc vào độ pH, giới hạn tối ưu của nó nằm trong khoảng pH 1 – 6. Màu của Curcumin sẽ chuyển sang màu đỏ nếu nằm trong khoảng pH < 1 và pH > 7 [5]. Việc Curcumin tiếp xúc với ánh sáng sẽ làm tăng khả năng phân hủy của nó [6].
Đối với mục đích dinh dưỡng, Curcumin thường được sử dụng với liều 5 – 500 mg/kg, tùy thuộc vào các loại thực phẩm khác nhau. Nó chủ yếu sử dụng trong các sản phẩm sữa, ngũ cốc, đồ uống, thực phẩm cô đặc, các sản phẩm bánh mì,… [7], nó còn được trộn vào sốt mayonnaise và bơ [8]. Curcumin là một chất thay thế tốt và rẻ cho nghệ tây, mặc dù nó không thể thay thế hương vị của nghệ tây, ở châu Âu nó được đặt một cái tên mỹ miều là “nhụy hoa nghệ tây Ấn Độ” [9]. Là một chất phụ gia, Curcumin ổn định trong quá trình xử lý nhiệt và trong thực phẩm khô.
Nó tương đối trơ với các phản ứng với các thành phần khác, mặc dù có thể tạo thành muối với phthalates và citrate, và nó trơ trong các phản ứng với phốt phát, clorua và bicacbonat [10]. Một vấn đề quan trọng liên quan đến bảo quản là khả năng nhiễm vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm và ngộ độc bởi các mầm bệnh từ thực phẩm, nhưng nhiều nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng chất Curcumin thể hiện một số tác dụng kháng khuẩn [11]. Liang và các cộng sự còn phát hiện ra rằng Curcumin có tác dụng bảo quản tốt đối với bánh mì, đậu phụ và thịt cừu nấu chín [12]. Thịt gà được xử lý bằng dầu chiết xuất nghệ giàu Curcumin (1% hoặc 2%) sẽ đảm bảo an toàn và không bị nhiễm vi sinh vật trong 90 ngày bảo quản [13].
Curcumin tăng tính ổn định oxy hóa của dầu đậu nành, giảm tổng số nấm mốc và nấm men trong các mẫu phi lê ức gà bởi vì nó ức chế quá trình peroxy hóa lipid và dường như một chất bảo quản tự nhiên đầy hữu ích [14]. Quá trình oxy hóa axit linoleic thấp hơn nhiều khi có chất Curcumin và tác dụng chống oxy hóa là khoảng 80% khi nó được sử dụng như một chất bổ sung chế độ ăn uống [15]. Đối với các loại thực phẩm khác, cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định các điều kiện tốt nhất của Curcumin. 3 Vấn đề khó khăn đối với việc sử dụng Curcumin trên lâm sàng là sinh khả dụng (SKD) thấp.
Nghiên cứu dược động học của Curcumin được báo cáo bởi Yang K. và cộng sự cho thấy: nồng độ tối đa Curcumin trong huyết tương chuột cống sau khi uống liều 500 mg/kg là 0.01 μg/ml, chứng tỏ SKD đường uống chỉ khoảng 1% [16]. Tương tự, theo nghiên cứu của Shoba G. và cộng sự, nồng độ Curcumin cao nhất trong huyết tương là 1.23 μg/ml sau 1 giờ dùng đường uống với liều 2 g/kg trên chuột cống, trong khi người tình nguyện khỏe mạnh (khối lượng 50 - 75 kg) uống liều đơn 2g Curcumin (4 viên nang 500 mg), nồng độ trong huyết tương rất thấp, chỉ khoảng 0.005 μg/ml trong 1 giờ [17].
Trong nghiên cứu đánh giá SKD trên chuột cống của Allam A. và cộng sự, với liều 340 mg/kg trên chuột cống, lượng Curcumin không hấp thu trong nhung mao ruột và lượng tìm thấy trong tế bào nhày khá lớn, trong khi lượng Curcumin trong huyết tương không thể tìm thấy. Điều này còn chứng tỏ Curcumin có tính thấm kém qua hệ thống dạ dày - ruột [18]. Sau hấp thu, Curcumin bị chuyển hóa qua gan (chuyển hóa lần đầu).
Sự chuyển hóa Curcumin thông qua liên hợp glucuronid, sulfat và quá trình khử thông qua alcol dehydrogenase, tạo ra nhiều chất chuyển hóa như dihydrocurcumin, tetrahydrocurcumin, hexahydrocurcumin, hexahydrocurcuminol, acid ferulic, acid dihydroferulic, curcumin glucuronid và curcumin sulfat. Sau đó, curcumin bị thải trừ nhanh ở dạng liên hợp với glucuronid và sulfat. Khoảng 60 - 70% curcumin dùng đường uống được thải trừ qua phân [19]. Quá trình chuyển hóa của Curcumin trong đường tiêu hóa Như vậy, hấp thu Curcumin từ ruột kém có thể do độ tan thấp, tốc độ hòa tan chậm nên dược chất hòa tan không hoàn toàn.
Ngoài ra, Curcumin còn bị phân hủy trong môi trường sinh lý của hệ thống dạ dày ruột, tốc độ chuyển hóa và thải trừ nhanh. SKD của Curcumin thấp, dẫn đến việc sử dụng trong điều trị hạn chế. Để cải thiện độ tan và tốc độ hòa tan của Curcumin, các công trình nghiên cứu đã đề cập đến các biện pháp làm thay đổi đặc tính vật lý của dược chất (DC) như giảm kích thước tiểu phân (KTTP) xuống kích cỡ nanomet (bào chế hệ nano) và tạo dạng bào chế trung gian chứa Curcumin như hệ phân tán rắn, hệ micel, vi nhũ tương, nhũ tương nano, hệ tự nhũ hóa hoặc dạng liên hợp. Nano dược chất có kích thước dưới 1000 nm.
Hệ huyền phù nano là một trong những giải pháp tối ưu để cải thiện độ hòa tan và tốc độ hòa tan của Curcumin. Nhưng các bán thành phẩm huyền phù được tạo ra vẫn còn một số hạn chế như hệ huyền phù không bền, dễ lắng đáy, khó định lượng khi áp dụng vào sản xuất và khó lưu trữ, bảo quản. PHƯƠNG PHÁP ĐƯA HỆ HUYỀN PHÙ VỀ DẠNG BỘT Do hệ huyền phù tạo thành khó lưu trữ, dễ bị biến đổi tính chất hóa lý theo thời gian nên việc đưa sản phẩm về dạng bột để cải thiện các nhược điểm trên là điều cần thiết. Huyền phù nano Curcumin sẽ được tạo thành và chuyển thành dạng bột nano Curcumin.
Các đặc tính cơ bản và quan trọng nhất là khả năng tái phân tán (độ hoà tan) của bột sản phẩm sẽ được xây dựng quy trình và khảo sát độ hòa tan. Hệ huyền phù sẽ được đưa về dạng bột bằng các phương pháp sấy phun, đông khô và tẩm thủ công với những ưu và nhược điểm khác nhau. Tạo bột bằng phương pháp sấy phun Sấy phun là một trong những công nghệ sấy công nghiệp chính do khả năng sấy do khả năng sấy một bậc nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản, dễ dàng kiểm soát nhiệt độ và định dạng hạt sản phẩm một cách chính xác. Thiết bị sấy phun dùng để sấy các dạng dung dịch và huyền phù trong trạng thái phân tán nhằm tách ẩm ra khỏi vật liệu giúp tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn.
Sản phẩm của quá trình sấy phun là dạng bột mịn như bột đậu nành, bột trứng, bột sữa,. hoặc các chế phẩm sinh học, dược liệu,… 1.