CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Đặc điểm chung Cây cúc quỳ còn có tên gọi khác là dã quỳ, sơn quỳ, quỳ dại, hướng dương dại, hướng dương Mexico, cúc Nitobe. Nó có tên khoa học là Tithonia Diversifolia và thuộc loài thực vật trong họ Cúc (Asteraceae) [32].
Cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia là loại thảo mộc gỗ hoặc cây bụi mọng nước cao từ 1.2m đến 3m, phụ thuộc vào từng khu vực, nó có thể là cây một năm hay cây lâu năm. Thân có lông sát, mọc thẳng, phân thành nhiều cành. Lá dã quỳ có màu xanh đậm, hình dáng lá cũng không có quá nhiều khác biệt so với lá của những cây cúckhác, lá đối xứng, mép lá hình răng cưa, phiến lá nhẵn có một lớp lông nhỏ bao phủ xung quanh. Gân lá hình chân vịt nổi lên ở mặt dưới mặt trên ta cũng nhìn thấy khá rõ.
Hoa dã quỳ mọc đơn, có khi mọc thành từng chùm nữa, những bông hoa mang nét đẹp của cả hoa hướng dương và hoa cúc vàng nên trông nó thật tuyệt, thật rực rỡ, óng ánh. Những cánh mỏng manh, vươn dài ra như đón lấy những thứ tinh tú của đất trời, mỗi khi hoa dã quỳ nở bông hoa xòe rộng ra để lộ ra lớp nhị vàng óng bên trong. Mỗi bông hoa có số lượng cánh không quá nhiều, chỉ từ 10-15 cánh [22], [24], [25], [33]. Cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia Luan van 5 1.
Nguồn gốc và phân bố Người ta công nhận rằng dã quỳ là cây bản địa của khu vực Trung Mỹ hoặc Mexico nên nó có tên gọi khác là hướng dương Mexico. Hiện nay dã quỳ phân bố rộng khắp trong các khu vực cận nhiệt đới và nhiệt đới, chẳng hạn như Trung Mỹ, Đông Nam Á và châu Phi. Tại Việt Nam, dã quỳ đã được người Pháp đưa vào các đồn điền ở Lâm Đồng. Nó được trồng khi đó để làm phân xanh cho các vườn cà phê, cao su.
Nhờ hạt dễ phát tán, cây dễ trồng nhờ giâm cành nên loài cây này dần dà chiếm lĩnh các nơi hoang dại ở khắp Tây nguyên. Tên dã quỳ xuất hiện trên văn chương từ thập niên 1970, trước đó người ta gọi nó là sơn quỳ. Dã quỳ cũng đã được sử dụng làm biểu tượng chính cho lễ hội hoa Đà Lạt tháng 12 năm 2005 [32]. Ứng dụng Cây cúc quỳ đã được khai thác và sử dụng rất nhiều trong cuộc sống.
Người ta sử dụng cúc quỳ làm phân bón hữu cơ. Theo Lijzenga (1988), ở Tây Kenya, nó đã được biết đến như một thành phần của hệ thống nông – lâm nghiệp vì trong cây chiếm trung bình khoảng 3.1% K, đó là những thành phần cần thiết để cải thiện độ màu mỡ của đất. Phân lỏng dã quỳ hay còn gọi là “phân trà” là một nguồn nguyên liệu thiên nhiên cung cấp cho cây trồng các chất dinh dưỡng trong quá tình phát triển. Nó kích thích tăng trường và chất lượng của cây trồng bằng cách cung cấp nito cho cây, thường được sử dụng trên rau, cũng có thể dùng cho ngô và cây trồng khác., dã quỳ là nguồn phân hữu cơ an toàn, dễ xử lý và sẽ không gây hại đến sức khỏe con người.
Các nghiên cứu ứng dụng cúc quỳ làm thức ăn gia súc như dê ăn ngô khô được phối trộn với ure bổ sung thêm lá dã quỳ (Wambui C.C, 2006), làm thức ăn bổ sung cho lợn (Olayeni,2006), cho thỏ (R. Đây được xem như nguồn thức ăn rẻ tiền, giúp giảm chi phí trong quá trình nuôi dưỡng gia súc. Theo nghiên cứu của Calzada và Ciccio (1978), chiết xuất cúc quỳ bằng nước Luan van 6 nóng được sử dụng trong điều trị bệnh sốt rết tại Đài Loan, Mexico và Nigeria. Nước sắc từ lá và thân cây được sử dụng để chữa bệnh viêm gan tại Đài Loan, rối loạn tiêu hóa ở Kenya và Thái Lan (Johns et al, 1995).
Ngoài ra, nó còn được sử dụng điều trị bệnh sởi ở Cameroon (Kamdem et al, 1986), lá khô của cúc quỳ được dùng trị vết thương bên ngoài ở Costa Rica (Kuo và Chen, 1997). Chất chiết xuất từ các bộ phận khác của cúc quỳ đã được công bố là có khả năng kháng viêm (Rungeler và cộng sự, 1998), giảm đau và kháng viêm (Owoyele và cộng sự, 2004), kháng khuẩn (Bork và cộng sự, 1996). Cúc quỳ được trồng ở ven các con sông, ven đường để chống ô nhiễm. Theo Elizabeth Olivares và cộng sự (2004), các muối oxalate trong cúc quỳ trao đổi ion với môi trường tạo phức chất với kim loại nhôm do đó ngăn ngừa tác dụng độc hại của kim loại này.
Nồng độ oxalate nhôm trong rễ cao hơn so với lá do quá trình hấp thu diễn ra chủ yếu ở rễ thông qua phản ứng trao đổi ion, bên cạnh đó Ca, Fe, P cũng được hấp thụ [31]. Nguồn gốc Người ta biết đến pectin là một chất phụ gia trong thực phẩm, được sản xuất thương mại dưới dạng bột màu trắng đến nâu nhạt, chủ yếu được chiết xuất từ trái cây thuộc họ Citrus (Cam quýt) và được sử dụng trong thực phẩm như chất tạo gel, đặc biệt là trong mứt và thạch rau câu. Nó cũng được sử dụng trong các món bánh kẹo ngọt, thuốc men, như là một chất ổn định trong nước trái cây, sữa và như là một nguồn chất xơ [32]. Pectin tồn tại phổ biến trong thực vật, là thành phần tham gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật.
Ở thực vật pectin thường có mặt trong củ quả, thân cây như là táo, bưởi, cam, chanh, củ cải đường, cúc quỳ, lá sương sâm,… Pectin đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho các trái cây đang trưởng thành, duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây. Tiền thân của pectin là protopectin không tan trong nước và có nhiều trong mô trái cây còn xanh, quá trình chín sẽ kèm theo sự thủy phân protopectin thành pectin. Sau đó kết hợp với sự Luan van 7 demetyl hóa dưới tác dụng của enzyme và sự depolymer hóa của pectin thành pectate và cuối cùng là các loại đường hòa tan và acid. Từ thời tiền sử chất pectin đã là thành phần trong khẩu phần ăn của con người.
Nhưng chỉ mới nửa thế kỷ trước ngành công nghệ thực phẩm mới nhận biết được vai trò quan trọng của phụ gia pectin trong việc đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm. Trong công nghiệp, pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật thường là táo hay các quả có múi như: cam, quýt, bưởi,… Phần lớn các quốc gia xem pectin là phụ gia quý và vô hại được sử dụng với liều lượng phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ [3]. Cấu tạo Pectin thường không có khối lượng phân tử xác định mà phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, phương pháp sản xuất và loại sản phẩm. Phần tử đơn vị của pectin là acid D-galacturonic, chiều dài của chuỗi các acid D-galacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới hàng trăm đơn vị acid D- galacturonic.
D – Galacturonic acid Các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong giới hạn rộng tùy theo số phân tử acid polygalacturonic; ví dụ từ nguồn táo, mận thu được pectin có phân tử lượng từ 25.000, trong khi đó pectin lấy từ cam lại có phân tử Luan van 8 lượng đạt tới 50. Pectin là một polysaccharide dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất methyl và acid pectic, cấu tạo từ sự liên kết giữa các mạch của phân tử acid D- Galacturonic (C6 H10O7) liên kết với nhau bằng liên kết 1,4- glucoside, trong đó một số gốc acid có chứa nhóm methoxyl (-OCH3) [2]. Đơn vị cấu trúc của pectin Ngoài ra trong thành phần pectin còn có một số đường trung tính như Rhamnose, Galactose, Arabinose và một số đường khác với hàm lượng ít hơn. Mô hình cấu tạo của pectin Luan van 9 1.
Tính chất đặc trưng Pectin được đặc trưng bằng hai chỉ số, đó là chỉ số methoxyl (MI) và chỉ số ester hóa (DE). Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện methyl hóa, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử. Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứng với chỉ số methoxyl bằng 16,3% còn các pectin tách ra từ thực vật thường có chỉ số methoxyl từ 10% đến 12%. Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là tỉ lệ phần trăm về số lượng của các gốc acid D- Galacturonic được ester hóa trên tổng số lượng acid D- Galacturonic có trong phân tử.
Dựa vào hai chỉ số trên, người ta phân loại thành hai nhóm pectin: + HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao (HMP): DE >50 % hay MI > 7%. Chất này có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm. Muốn tạo đông cần phải có điều kiện pH = 3,1 – 3,4 và nồng độ đường trên 60 %. Công thức HM pectin.
+ LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl thấp: DE < 50 % hay MI < 7%. Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin. Pectin methoxy thấp có thể tạo đông trong môi trường không có đường. Chúng thường được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm [28].
Công thức LM pectin. Luan van 10 Hai chỉ số trên cũng là yếu tố ảnh hưởng tới mức độ tạo gel của pectin _ một đặc tính quang trọng nhất của pectin, được ứng dụng trong sản xuất bánh kẹo. Tùy thuộc vào chỉ số methoxyl mà các kiểu kết hợp mà các kiểu kết hợp giữa các nhóm hydroxyl của chuỗi polymethylgalacturonic sẽ khác nhau trong việc tạo gel. Khi pectin có chỉ số methoxyl cao, mức độ hydrat hóa có thêm giảm thấp, độ tích điện sẽ hạ, các phân tử pectin liên kết nhau nhờ các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl.
Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo. Khi chỉ số methoxyl thấp, có nghĩa là tỷ lệ các nhóm –COO- cao thì các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion hóa trị hai đặc biệt là Ca2+. Có thể tạo gel khi dùng một lượng canxi dưới 0.1% miễn là chiều dài phân tử pectin phải đạt mức độ nhất định. Khi đó, gel tạo thành ngay cả khi không cần thêm đường và axit.
Các gel này thường có tính chất đàn hồi. Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel. Nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo được gel mặc dù sử dụng liều lượng cao. Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành quá cứng [7].
Tác dụng của DE lên sự tạo gel Điều kiện tạo gel DE (%) pH Đường Ion hóa trị II Tốc độ tạo gel >70 2,8 ÷ 3, 65 Không Nhanh 50 ÷ 70 2,8 ÷ 3,4 65 Không Chậm <50 2,5 ÷ 6,5 0 Có Nhanh Luan van 11 1.