CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về thực vật Capsicum L., với 43 loài thuộc phân họ Solanoideae, họ Solanaceae) cùng với Lycianthes (Dunal) Hassl, có nguồn gốc từ các vùng ôn đới, cận nhiệt đới và nhiệt đới của châu Mỹ, phát triển từ miền nam Hoa Kỳ đến miền trung Argentina và Brazil, với trung tâm đa dạng chính là dãy Andes [1]. là một chi cây trồng quan trọng với năm loài được thuần hóa chính: C., hiện được trồng rộng rãi trên khắp thế giới và C. pubescens Ruiz & Pav., được trồng chủ yếu ở Nam Mỹ.
Các loài Capsicum là những cây bụi nhỏ, lâu năm bản địa của vùng nhiệt đới Châu Mỹ. Capsicum cho quả có hình bầu dục đến thuôn dài với quả dạng quả mọng rỗng. Quả có nhiều kích cỡ, hình dạng và màu sắc (Hình 1.1) và nổi tiếng với vị cay nồng và nóng [2]. Chi này bao gồm một nhóm khác nhau của ớt ngọt và ớt cay, đã được sử dụng làm gia vị từ những năm trước Công nguyên.
Ngày nay, chúng rất được quan tâm về mặt thương mại và được tiêu thụ bởi một phần tư dân số toàn cầu. xuất hiện trong lịch sử ẩm thực được ghi lại từ rất sớm, có niên đại từ 7000 năm trước Công nguyên. Nhà khảo cổ học RS MacNeish người Mexico đã tìm thấy ớt có niên đại khoảng 7500 TCN. Christopher Columbus và chuyên gia vật lý đi cùng Diego Chanca là những người đầu tiên mô tả Capsicum trong chuyến đi thứ 2 của Columbus vào năm 1493.
Sau đó, ớt đã được phổ biến đến Châu Phi, Ấn Độ, Trung Đông, Viễn Đông, Châu Âu qua các tuyến thương mại hậu Colombia [2]. Về thực vật a. Vị trí phân loại của Ớt trung đoàn Ớt trung đoàn có tên khoa học là: Capsicum chinense Jacq. thuộc chi Capsicum, họ Cà (Solanaceae) có nguồn gốc từ Nam và Trung Mỹ.
Ớt trung đoàn có vị trí phân loại như sau: Giới: Thực vật (Plantae) Ngành: Dương xỉ (Tracheophyta) Lớp: Ngọc Lan (Magnoliopsida) Bộ: Cà (Solanales) Họ: Cà (Solanaceae) Chi: Ớt (Capsicum L.) Loài: Capsicum chinense [3] 3 b. Đặc điểm thực vật Hình 1.1: Capsicum chinense (A - H từ cây hoang dại, I - M từ cây thuần hóa) A: cây; B: chồi hoa; C: hoa trên cuống hoa; D: hoa ở phía trước; E: hoa, bao noãn; F: quả chưa trưởng thành; G: quả có cuống; H: quả trưởng thành; I: cành hoa; J: hoa trên các cuống đơn; K, L: quả chưa trưởng thành; M: quả trưởng thành C. chinense là cây bụi thấp, mọc thẳng, chia làm nhiều nhánh. Cây cao từ 0,5 - 1,5m.
Thân chính có đường kính 0,8 - 1,5cm. Thân non có 4 cạnh, hình vuông, mảnh, màu xanh lục hoặc nâu lục, hơi trong. Vỏ các thân già màu nâu nhạt hoặc xanh 4 nhạt với các sọc màu nâu nhạt, từ bóng đến nhạt dần. Lá hình trứng mọc đối nhau, bề mặt có nếp nhăn đặc trưng, mặt trên màu xanh lục đậm, mặt dưới màu xanh lục nhạt [3].
Cụm hoa ở nách lá, mỗi cụm có từ 2 - 4 hoa, đôi khi có hoa đơn độc. Cuống hoa dài 12 - 20mm, góc cạnh, màu xanh lục, có hoặc không có các đường màu tím; vết sẹo ở cuống dễ thấy, hơi chai sần. Nụ hoa hình elip, màu kem hoặc trắng. Đài hoa hình chén, dài 1 - 2,5mm, rộng 3 - 4mm, màu xanh lục, hình ngũ giác hoặc lục giác, các gân chính nổi rõ.
Tràng hoa có 5 - 6 cánh, dài 6,5 - 8mm, đường kính 10 - 15mm, màu trắng xỉn hoặc màu trắng xanh, đôi khi có các đốm tím phía bên ngoài và bên trong. Hoa ớt có 5 - 6 nhị, dài 1 - 1,3mm, màu trắng hoặc kem tím. Bao phấn màu xanh lam hoặc ánh xanh, rất hiếm khi có màu vàng hoặc trắng lục. Lá noãn có bầu noãn dài 2 - 2,5mm, đường kính 2,5 - 3,5mm, hình nón, màu lục nhạt [3].
Quả có hình dạng, kích thước và màu sắc rất khác nhau giữa các quần thể hoang dã, bán hoang dã và thuần hóa. Trong các quần thể hoang dã, quả có đường kính nhỏ hơn 10 mm, hình hơi cầu, màu cam đến đỏ. Ở các cây bán hoang dã hoặc đã thuần hóa, quả hình hơi cầu, tam giác đến hình tam giác dài, nhọn; có màu xanh lục, vàng nâu hoặc tím khi chưa trưởng thành; khi trưởng thành quả có màu nâu sẫm, cam hoặc đỏ [3]. chinense có nguồn gốc từ vùng đất thấp ở phía bắc lưu vực sông Amazon.
chinense đã du nhập vào Hoa Kỳ, Mexico, Trung và Nam Mỹ. Người ta cũng tìm thấy C. chinense ở bên ngoài Châu Mỹ như tại các vùng Đông Âu, châu Phi, châu Á [3]. chinense mọc trong các khu rừng nhiệt đới và cận nhiệt đới ẩm ướt, độ cao từ 100 đến 1800m tại một số nơi [3].
Tại Việt Nam, C. chinense hay Ớt trung đoàn được trồng tại huyện Mường Tè – Lai Châu và là một loại đặc sản của vùng núi nơi đây. Thành phần hóa học của quả ớt Quả ớt được biết đến với giá trị dinh dưỡng cao, giàu khoáng chất, các acid hữu cơ như malic acid, citric acid và hàm lượng chất béo cao (15 - 18%), chủ yếu là glycerid của oleic acid [4]. Cùng với đó, tinh dầu ớt được quan tâm rất nhiều vì có chứa thành phần chất cay – Capsaicinoid của ớt.
Capsaicinoid Capsaicinoid là amid của vanillylamin và các acid béo phân nhánh C9-C11. Các hợp chất capsaicinoid là nguyên nhân tạo ra vị cay nồng và mùi vị độc đáo của ớt. Cho đến nay, 23 chất tương tự capsaicinoid đã được báo cáo, trong đó, capsaicin (trans-8-methyl-N-vanillyl-6-nonenamid) và dihydrocapsaicin (8-methyl-N- vanillylnonanamid) chiếm khoảng 77–98% hàm lượng Capsaicinoid trong ớt. Chúng chịu trách nhiệm về độ cay và gây ra cảm giác nóng.
Capsaicin Dihydrocapsaicin Nordihydrocapsaicin Homocapsaicin 1 Homodihydrocapsaicin 1 Homocapsaicin 2 Homodihydrocapsaicin 2 Hình 1.2: Các hợp chất Capsaicinoid và công thức cấu tạo Capsaicinoid là nhóm các hoạt chất quan trọng, có nhiều tác dụng dược lý quý báu, đồng thời là mục tiêu của các công nghệ chiết xuất hiện nay để làm nguyên liệu trong mỹ phẩm và dược phẩm. Các hợp chất Capsaicinoid là những chất ít tan trong nước, tan tốt trong các dung môi hữu cơ như chloroform, aceton, ethyl acetat, methanol, EtOH, acetonitril [5]. Nhóm chất màu 6 Quả ớt có 3 màu chính là màu đỏ, vàng, xanh tương ứng với các sắc tố chính là Carotenoid (capsanthin, capsorubin, cryptoxanthin, zeaxanthin, lutein), beta- caroten và chlorophyll. Các sắc tố trong quả Ớt cũng có giá trị trong công nghiệp dược phẩm, thực phẩm và mỹ phẩm.
Tuy nhiên các chất màu không bền, dễ bị biến đổi trong quá trình phát triển của quả cũng như giai đoạn sơ chế, bảo quản sau thu hoạch [6]. Vì vậy, người ta ưu tiên sử dụng các loại chất màu khác có tình bền đẹp hơn chất màu của ớt. Capsanthin Capsorubin β-Cryptoxanthin Zeaxanthin Lutein 7 Beta-caroten Chlorophyll Hình 1.3: Công thức cấu tạo các sắc tố trong ớt c. Các loại vitamin Trong quả Ớt có chứa hàm lượng Vitamin phong phú bao gồm vitamin A, E, phức hợp vitamin B.
Trong ớt chứa hàm lượng vitamin C cao, cao hơn cả hàm lượng vitamin C trong các loại quả có múi [6]. Vitamin B6 trong ớt là nhóm vitamin quan trọng trong quá trình chuyển hóa năng lượng. Ớt còn là thực phẩm chứa hàm lượng cao vitamin K1 hay còn được gọi là phylloquinon, vitamin K1 cần thiết cho quá trình đông máu, giúp bảo vệ sức khỏe xương và thận. Cùng với đó, ớt còn có chứa các khoáng chất, nguyên tố vi lượng như kali, đồng,… d.
Chất béo Trong quả Ớt chứa hàm lượng chất béo cao và nằm chủ yếu ở hạt. Thành phần chất béo chính trong Ớt là các acid béo không no. Các chất béo cũng có giá trị trong công nghiệp thực phẩm. Tuy nhiên nó có tác động bất lợi đến quá trình chiết xuất và thu nhận bột Ớt [6].
Các hợp chất khác Trong quả Ớt có chứa chủ yếu các đường đơn (fructose, glucose, galactose, sucrose) và các acid amin. Các hợp chất này gây khó khăn cho quá trình lọc và tách các Capsaicinoid [6]. Hoạt tính sinh học của Capsaicinoid Từ quan điểm dinh dưỡng, ớt rất giàu các Vitamin A, vitamin C, các phức hợp vitamin B, cùng với magie, sắt, thiamin…. Trong y học cổ truyền, ớt có vị cay nóng.
Tác dụng khoan trung, tán hàn, kiện tỳ, tiêu thực, giảm đau, chữa ung thư. Nhân dân thường dùng ớt để chữa đau bụng do lạnh, tiêu hóa kém, đau khớp, dùng ngoài chữa rắn rết cắn [4]… Ngày nay, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra những hoạt tính sinh học của ớt chủ yếu đến từ các hợp chất Capsaicinoid, đặc biệt là Capsaicin. Tác dụng giảm đau Capsaicin thường được sử dụng như một chất bôi ngoài da cho các cơn đau mãn tính do viêm xương khớp viêm khớp dạng thấp, bệnh thần kinh do tiểu đường, bệnh thần kinh ngoại biên không do tiểu đường và đau dây thần kinh sau herpetic. Capsaicin có thể gây bỏng rát ở nồng độ cao, cảm giác châm chích hoặc ngứa ở liều thấp hơn.
Miếng dán da 8% capsaicin, còn được gọi là NGX-4010, đã được phê duyệt để sử dụng trong bệnh thần kinh ngoại vi ở EU và điều trị chứng đau dây thần kinh sau gáy ở Hoa Kỳ [7]. Các nghiên cứu về cơ chế đã chỉ ra rằng Capsaicin có thể liên kết có chọn lọc với TRPV1, kênh cation có tính thấm cao đối với Ca2+ để phát hiện các kích thích độc hại tiềm ẩn. Sau khi tiếp xúc với Capsaicin, các thụ thể TRPV1 được giải mẫn cảm, dẫn đến giảm chức năng của thụ thể, nguyên nhân gây ra giảm đau do Capsaicin. Tác dụng chống oxy hóa Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng cả phương pháp hóa học và sinh học để chứng minh các hoạt động chống oxy hóa của Capsaicin đối với các thay đổi sinh hóa (bao gồm cả quá trình peroxy hóa lipid và quá trình oxy hóa protein), hiệu quả hơn so với các chất chống oxy hóa nổi tiếng như α-tocopherol và melatonin.
Tác dụng ức chế quá trình peroxy hóa lipid của Capsaicin đã được báo cáo trong nhiều mô hình in vitro như hồng cầu người, màng liposomal phosphatidycholine đậu tương và ty thể gan chuột. Capsaicin có thể ngăn chặn chu trình oxy hóa khử của sắt trong não chuột bằng cách liên kết với sắt và ion sắt, từ đó ức chế quá trình peroxy hóa lipid do sắt [8]. Ngoài các tác dụng ức chế quá trình peroxy hóa lipid, Capsaicin có tác dụng bảo vệ các enzym và protein khỏi các tổn thương oxy hóa do bức xạ gây ra, bao gồm cả các enzym: superoxide dismutase (SOD), succinate dehydrogenase (SDH) và chất chống oxy hóa nội sinh quan trọng glutathione (GSH), thực hiện hoạt động thu gom 9 gốc peroxyl [9], do Capsaicin ức chế sự hình thành của các gốc oxy hoạt động và loại bỏ các gốc 1,1'-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH).