Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về cây măng cụt 1. Giới thiệu chung về cây măng cụt Cây măng cụt có tên khoa học là Garcinia mangostana Linn, thuộc họ Bứa (Clusiaceae), chi Garcinia, loài Garcinia mangostana.
Cây Măng cụt (Hình 1.1) còn có tên khác là Giáng Châu hay cây Măng, Sơn Trúc Tử (Trung Quốc), Mangosteen (Anh – Mỹ), Mangousnier (Pháp), Mangkhut (Thái Lan). Cây, hoa và quả măng cụt (Garcinia mangostana L.) (a)- Cây măng cụt; (b)- Hoa măng cụt; (c)- Quả măng cụt Trên thế giới, cây măng cụt được trồng phổ biến ở các quốc gia Đông Nam Á, tiêu biểu như Thái Lan (74.250 ha); Việt Nam (6. Ngoài ra còn có Philippines (khoảng 2.410 ha); Myanmar, Campuchia, Ấn Độ, Srilanka, Úc (diện tích mỗi nước không quá 1. Sản lượng măng cụt xuất khẩu ước tính năm 2020 trên toàn cầu đạt 230.000 tấn, dự báo tới 2030 đạt 84 triệu tấn xoài, măng cụt và ổi xuất khẩu (riêng măng cụt ước tính chiếm 10% tương đương với 840.
Trong đó, 75% từ các nước khu vực châu Á và Thái Lan là quốc gia cung cấp hàng đầu về quả măng cụt [18]. Ở Việt Nam, loại cây ăn quả này được du nhập vào từ đầu thế kỷ XIX và được trồng chủ yếu ở các tỉnh Nam bộ với tổng diện tích khoảng 7. Trong đó, ở Đông Nam bộ có khoảng hơn 2.500 ha, phân bổ chủ yếu ở các tỉnh: Bình Dương (khoảng 1.200 ha), Đồng Nai (khoảng 800 ha), Bà Rịa Vũng Tàu (khoảng 460 ha) [17] và Lâm Đồng (gần 500 ha) [19], năng suất trung bình đạt khoảng 4 tấn/ha/năm. Khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long là nơi có diện tích trồng măng cụt lớn nhất trong cả nước, một số tỉnh trồng nhiều măng cụt như Bến Tre (1500ha, năm 2016), Trà Ôn -Vĩnh Long 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail., năng suất khoảng 4÷11 tấn/ha/năm tuỳ thuộc và sự chăm sóc và đặc điểm của từng địa phương.
Theo dự án phát triển sản xuất và xuất khẩu rau, hoa, quả tươi của Việt Nam, dự kiến phát triển trồng cây măng cụt ở hai vùng Đồng bằng Sông Cửu Long và Đông Nam bộ đạt khoảng 11,3 nghìn ha, cho sản lượng khoảng 24 nghìn tấn/năm. Ngoài ra, hiện nay nhiều tỉnh miền Nam Trung bộ cũng chú trọng phát triển diện tích trồng măng cụt, như Quảng Nam (đang triển khai đề án phát triển cây măng cụt theo hướng hữu cơ với quy mô 5000 ha; dự tính tới 2025 đạt 500ha, 2030 đạt 1000 ha) [21], Đăk Nông (mục tiêu đến năm 2030 sẽ tạo được vùng nguyên liệu măng cụt khoảng 300ha, sản lượng từ 2. Như vậy, nguồn cung cấp quả măng cụt ở Việt Nam ngày càng được mở rộng, phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng Với đặc điểm thổ nhưỡng, khí hậu ở mỗi vùng miền khác nhau khiến cho thời vụ thu hoạch quả măng cụt cũng khác nhau. Măng cụt trồng tại các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long, hầu hết các tỉnh miền Đông Nam bộ thường cho thu hoạch kéo dài từ tháng 4 tới tháng 8 hàng năm.
Trong khi đó, các tỉnh miền Nam Trung bộ như Quảng Nam, Đăk Nông, … và Lâm Đồng thì thời vụ lại tới muộn hơn, bắt đầu từ tháng 5 cho tới tháng 9 hàng năm. Điều này khiến cho người tiêu dùng Việt Nam có cơ hội sử dụng măng cụt được nhiều hơn. Quả măng cụt Quả măng cụt có dạng hình cầu, đường kính khoảng 4 ÷ 7 cm, mang đài và đầu nhụy tồn tại, vỏ quả khi chín có màu tím đỏ, dai, xốp, bên trong quả chứa 5 ÷ 8 hạt, quanh hạt có lớp áo bọc màu trắng có vị ngọt, thơm và giàu dinh dưỡng. Quả măng cụt Việt Nam có trọng lượng trung bình khoảng 80g, trong đó phần thịt quả ăn được chỉ chiếm khoảng 25 ÷ 30% và 68 ÷ 70% trọng lượng quả là phần vỏ - phần này hiện nay chưa được khai thác hiệu quả và trở thành phế thải của ngành nông nghiệp [3].
Loại quả này có hương vị thơm ngon và giàu giá trị dinh dưỡng, đồng thời nó còn chứa nhiều thành phần hoạt chất quý tốt cho sức khoẻ. Phần thịt quả ăn được thường chiếm 25 ÷ 30% khối lượng quả, cứ 100g thịt quả ăn được thì chứa khoảng 79,2g nước; 0,5g chất đạm; một ít chất béo; 19,8g chất đường và bột; 0,3g chất xơ; 11mg Ca; 17mg P; 0,9mg Fe; 4,2µg vimin A; 66 mg vitamin C. Năng lượng trung bình khoảng 340 kJ/100g. Phần vỏ quả chiếm gần 70% khối lượng quả, bao gồm lớp vỏ ngoài 17% và vỏ trong 48% [22].
Màu sắc của lớp vỏ quả thay đổi từ xanh sang tím đen tuỳ theo độ chín của quả sau thu hái. Trong dân gian, phẩn vỏ quả măng cụt được sử dụng như một loại dược liệu cổ truyền trong điều trị một số bệnh về đường ruột, sát trùng chỉ lỵ, thu liễm săn da [7]. Mặc dù vậy, hàng chục nghìn tấn măng cụt được thu hoạch 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com mỗi năm, xong chủ yếu phục vụ nhu cầu trong nước, với mục đích ăn tươi và chỉ một phần nhỏ đạt tiêu chuẩn xuất khẩu (doanh thu từ xuất khẩu mới chỉ đạt 30,063 triệu USD, 2018) tập trung vào một số thương hiệu măng cụt như Lái Thiêu, Tân Quy và gần đây là măng cụt Cát Tiên [23]. Bên cạnh đó, với đặc tính khó bảo quản của quả măng cụt, lượng quả hư hỏng sau thu hoạch khá lớn (25 ÷ 30%) với nhiều kiểu hư hỏng khác nhau, như thối, dập nát, trầy xước, chảy nhựa, … 1.
Vỏ quả măng cụt Vỏ quả măng cụt có cấu trúc gồm 1 lớp biểu bì bên ngoài có lớp cutin dày, bên trong chứa nhiều lớp tế bào của các loại mô: Mô mềm đạo và mô cứng. Phần vỏ quả sau khi sấy khô, nghiền nhỏ thu được bột màu nâu, không mùi, vị hơi chát, gồm các thành phần: Tế bào mô cứng (số lượng nhiều, có thể đứng độc lập hay dính 2÷3 tế bào với nhau, hình dạng và kích thước thay đổi, vách rất dày, ống trao đổi rõ), sợi vách dày, mảnh mô mềm (gồm các tế bào hình đa giác có thể có chứa các hạt tinh bột hình cầu, kích thước 5÷10µm, nằm riêng lẻ hoặc tụ lại thành đám), mảnh mạch (gồm mạch xoắn, mạch vạch), tinh thể calci oxalate hình cầu gai và khối nhựa màu vàng, vàng nâu, cam. Về thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt, theo những nghiên cứu đã được công bố, hiện nay đã có hơn 85 hợp chất thứ cấp được phân lập từ vỏ quả măng cụt, với tổng hàm lượng polyphenol 5027,7 ± 188,0mg/kg nguyên liệu khô [24], trong đó có khoảng 68 hợp chất nhóm xanthon đã được định danh – là thành phần chính đóng vai trò tạo nên các hoạt tính của các polyphenol măng cụt [11, 25]. Xanthon chiếm 6,6÷7,6% khối lượng chất khô [26, 27] với 3 đại diện phổ biến nhất là α-mangostin (0,02 ÷0,2 %), β-mangostin và γ- mangostin (0,016÷0,07 %) [27]).
Ngoài xanthon còn có nhiều hợp dẫn xuất polyphenol khác như anthocyanin, tanin, … Hàm lượng hợp chất anthocyanin trong vỏ quả măng cụt thay đổi tuỳ thuộc vào độ chín của quả, tập trung ở phần vỏ ngoài (với khoảng 179,49mg cyanidin-3- glucoside (Cyn-3-glu)/100g), các chất tiêu biểu như cyanidin-3-sophoroside, cyanidin-3-glucoside và cyaniding-glucosideX [5, 22]). Nhóm tanin chiếm 7 ÷14% bao gồm chủ yếu là tanin ngưng tụ [28]), điển hình như epicatechin, catechin, v. So sánh với một số nguyên liệu được sử dụng để khai thác polyphenol lá ổi (hàm lượng polyphenol 233,76 mg GAE/g chất khô) [29], tanin chè đen (11,76 ÷15,14%) [30], … cho thấy hàm lượng các chất này trong vỏ quả măng cụt rất dồi dào, vỏ quả măng cụt sẽ là một nguồn nguyên liệu tiềm năng để khai thác các hoạt chất này. Một số hợp chất thứ cấp đã được phân lập từ vỏ quả măng cụt trình bày trong Bảng 1.
Bên cạnh các hợp chất thứ cấp trên, ở vỏ quả măng cụt có chứa khoảng 60 ÷ 70 % cellulose, hơn 80% carbohydrate, 7,5% protein [31] và khoảng 7 -9% pectin [32], … 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mặc dù chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học xong hiện nay với thực trạng sử dụng quả măng cụt, phần vỏ quả này hầu như bị bỏ đi và trở thành phế thải. Hàng năm có tới hàng chục nghìn tấn vỏ quả măng cụt trở thành rác thải sinh hoạt, rác thải của ngành nông nghiệp, tạo sức nặng cho vấn nạn xử lý rác thải môi trường. Khai thác các hợp chất polyphenol (xanthon, tanin, anthocyanin, …) từ nguồn vỏ quả măng cụt phế thải sẽ tận thu được các hoạt chất quý, góp phần giải quyết vẫn nạn ô nhiễm môi trường do nguồn phế liệu này. Một số hoạt chất phân lập từ vỏ quả măng cụt Tên chất, công thức Tài liệu STT Cấu trúc phân tử phân tử tham khảo α-Mangostin, 1 [4, 33-36] C24H26O6 β-Mangostin, 2 C25H28O6 [4, 36, 37] γ-Mangostin, 3 [4, 36, 38] C23H24O6 3-Isomangostin [4, 36, 39] 4 C24H24O6 8-Deoxygartanin, 5 C23H24O5 [40] Garcinone C, 6 C23H26O7 [41] 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Garcinone D, 7 [40, 41] C24H28O7 Mangostanol, 8 [42] C24H26O7 Bannaxanthones A, 9 [43] C23H26O7 Epicatehin, 10 [36, 44, 45] C15H14O6 Cyanidin-3-O- 11 [36] sophoroside Cyanidin-3-O- 12 [5, 36] glucoside 1.
Một số phương pháp thu nhận các hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt Các hợp chất có hoạt tính sinh học thường được tổng hợp với số lượng nhỏ trong tự nhiên và có mặt dưới dạng hỗn hợp trong các chiết xuất, đòi hỏi phải sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để phân tách và làm sạch. Các phương pháp thường được sử dụng để trích ly các hoạt chất ra khỏi tế bào thực vật như trích ly bằng dung môi thông thường, trích ly dưới áp suất, trích ly bằng dung môi siêu tới hạn và hiện nay quá trình trích ly bằng dung môi có sự hỗ trợ của các kỹ thuật hiện đại như vi 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com sóng, siêu âm, áp lực cao, kết hợp với xúc tác của enzym, v. đã được áp dụng nhằm nâng cao được hiệu quả khai thác [46]. Phương pháp trích ly bằng dung môi hữu cơ Phương pháp trích ly bằng dung môi (Solvent extraction, SE) được sử dụng để thu được các hợp chất nhất định từ các nguồn nguyên liệu khác nhau.
Dựa vào khả năng hoà tan khác nhau của một chất trong các dung môi khác nhau để đưa ra phương pháp phân tách chúng. Phương pháp này cho phép chuyển một hay một hỗn hợp các chất nằm trong một chất rắn hay một dung dịch khác vào dung môi, sau đó loại dung môi ra sẽ thu được chúng. Trích ly bằng dung môi bao gồm trích ly rắn lỏng và trích ly lỏng lỏng.