Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về Chlorogenic acid 1. Giới thiệu về Chlorogenic acid - Màu sắc: Màu vàng nhạt đến bột trắng. - Công thức phân tử: C16I18O9 - Công thức cấu tạo: về cấu trúc, chlorogenic acid là este của caffeic acid với nhóm 3-hydroxyl của quinic acid.
Cấu trúc Chlorogenic acid Chlorogenic acid là este được hình thành giữa acid caffeic và 3-hydroxyl của acid L -quinic (Clifford, 1999), đồng phân chlorogenic acid bao gồm các este caffeoyl tại các vị trí hydroxyl khác nhau trên vòng acid quinic: 4 O acid -caffeoylquinic (acid cryptoChlorogenic hoặc 4-CQA) và 5 Oacid- caffeoylquinic (acid neoChlorogenic hoặc 5-CQA). Các cấu trúc có nhiều hơn một nhóm acid caffeic được gọi là acid isochlorogenic và có thể được tìm thấy trong cà phê (Barnes và cộng sự, 1950). Có một số đồng phân, chẳng hạn như acid 3,4-dicaffeoylquinic và acid 3,5-dicaffeoylquinic và cynarine (acid 1,5-dicaffeoylquinic) (Corse và cộng sự,1965). Công thức cấu trúc của chlorogenic acid LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 Sự tổng hợp CGA trong tự nhiên Tiền chất sinh tổng hợp của chlorogenic acid là 4-coumaroyl-CoA, chứa một nhóm hydroxyl duy nhất trên vòng aryl.
Các hydroxyl của este coumaryl, tức là gắn các nhóm hydroxy thứ hai, được xúc tác bởi enzyme cytochrome P450 (Vogt, 2010). Chlorogenic acid có thể được tìm thấy trong cây tre (Phyllostachys edulis) (Kweon, 2001) hay trong chồi của cây thạch nam (Calluna vulgaris) (Jalal và cộng sự, 1982) cũng như trong nhiều loại cây khác (Clifford, 2003). Trong thực phẩm, chlorogenic acid và các hợp chất liên quan như cryptochlorogenic acid và neochlorogenic acid đã được tìm thấy trong lá của cây dâm bụt (Sabdariffa) (Zhen, 2016). Các chất đồng phân của chlorogenic acid được tìm thấy trong khoai tây.
Ngoài ra, chlorogenic acid có trong thịt quả cà tím, đào, mận khô và quả cà phê. Công dụng của Chlorogenic acid Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc tiêu thụ bột chiết cà phê xanh có rất nhiều tác dụng đối với sức khỏe con người như hạ huyết áp, tác dụng ức chế sự tích tụ chất béo, tăng trọng lượng cơ thể và điều chỉnh hàm lượng đường trong máu (Farah, 2005). Các tác dụng này của bột chiết cà phê xanh được giải thích bởi sự có mặt của Chlorogenic acid có trong bột chiết do nó thể hiện các tính chất sinh học quý bao gồm kháng oxi hóa, kháng viêm, kháng ung thư, chống béo phì, hạ huyết áp và chống co giật (Santana-Gálvez, 2017). - Đối với bệnh béo phì: Một thí nghiệm trên chuột cho thấy rằng Chlorogenic acid làm giảm khối lượng cơ thể, chất béo nội tạng, triglycerid trong gan và tim, giảm cholesterol trong các mô mỡ và trong tim ở các con chuột bị béo phì (Ae- SimCho, 2010).
Chlorogenic acid làm hạn chế sự tăng cân và hạn chế sự tích tụ các axit béo tự do trong gan của chuột ăn chế độ giàu chất béo. Đối với con LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 người, có nghiên cứu đã chỉ ra rằng người béo phì với chỉ số BMI 27,5–32 khi dùng chế phẩm Coffee Slender từ cà phê xanh (45 mg CGAs/g), 5 cốc/ngày đã giảm được 5,4 kg trong vòng 12 tuần (Thom, 2007). - Đối với các rối loạn chuyển hóa lipid máu: Chlorogenic acid giảm axit béo tự do triglyceride và cholesterol trong huyết tương và làm tăng đáng kể tỷ số HDL-cholesterol/cholesterol toàn phần ở chuột ở nhóm chuột bị gây béo phì (Ae-SimCho, 2010). Khi cho chuột ăn chế độ giàu cholesterol, Chlorogenic acid (10 mg/kg trong 28 ngày) làm giảm cholesterol toàn phần và LDL-cholesterol, tăng HDL cholesterol và cải thiện các chỉ số liên quan đến nguy cơ bệnh động mạch vành và bệnh tim.
- Đối với bệnh tiểu đường: Ở chuột bị tiểu đường, chế độ ăn có Chlorogenic acid (27 mg/kg trong 11 ngày) làm giảm hàm lượng glucose trong máu (Attila Hunyadi và cộng sự, 2012). Sử dụng Chlorogenic acid (10 hoặc 50 mg/kg thể trọng trong hai tuần) làm giảm lượng chất béo và nồng độ đường glucose trong máu sau ăn của chuột bị béo phì đồng thời rút ngắn thời gian lành vết thương của chúng (Deniz Bagdasa, 2015) (Junghyun Kim, 2011). Đối với con người, việc sử dụng bột chiết giàu Chlorogenic acid từ hạt cà phê xanh (300 mg chất chiết chứa 13,9% Chlorogenic acid) cùng với snack giàu glucid làm giảm hàm lượng glucose trong máu sau khi ăn. Hàm lượng glucose trong máu của người tình nguyện giảm 6,9% khi được uống nước chứa 25 g đường saccharose và chế phẩm Coffee Slender từ cà phê xanh so với nhóm đối chứng (Thom, 2007).
- Đối với bệnh cao huyết áp: Theo Thom (2007), đối với chuột bị cao huyết áp, tác giả đã chỉ ra rằng chế độ ăn bổ sung 0,5% Chlorogenic acid trong 8 tuần hạn chế đáng kể sự tăng huyết áp. Đối với người khỏe mạnh, Chlorogenic acid tinh khiết (400 mg) làm giảm huyết áp 1,53-2,41 mm Hg. Trong một thí nghiệm khác, 117 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 tình nguyện viên 30-50 tuổi bị cao huyết áp ở mức độ trung bình dùng súp bổ sung bột chiết cà phê xanh với hàm lượng Chlorogenic acid tương ứng 0, 25, 50 và 100 mg trong 28 ngày có huyết áp giảm 3,2-4,7 mm Hg (Kazuya Kozuma và cộng sự, 2005). Một nghiên cứu khác thực hiện đối với 11 đàn ông và 17 phụ nữ bị cao huyết áp ở mức độ trung bình cho thấy huyết áp giảm 6,9-7,7% khi uống nước rau quả có bổ sung 0,48 g bột chiết cà phê xanh/ngày (chứa 140 mg Chlorogenic acid) trong 12 tuần (Takuya Watanabe, 2006).
* Vai trò của Chlorogenic acid trong công nghiệp thực phẩm: Tiềm năng ứng dụng Chlorogenic acid trong công nghiệp chế biến thực phẩm rất lớn do hợp chất này thể hiện khả năng kháng khuẩn, kháng oxi hóa, hoạt động hiệp đồng với các chất kháng oxi hóa khác trong thực phẩm và có tính chất prebiotic (Santana-Gálvez, 2017). - Về khả năng kháng khuẩn: Việc sử dụng chất bảo quản hóa học tổng hợp trong các sản phẩm thực phẩm là một mối quan ngại cho người tiêu dùng bởi các tác dụng phụ của chúng. Do đó, việc xác định các chất bảo quản có nguồn gốc tự nhiên có thể được chấp nhận bởi người tiêu dùng đã trở nên có giá trị và là mối quan tâm của rất nhiều nhà sản xuất thực phẩm. Nhiều nghiên cứu đã khẳng định rằng Chlorogenic acid có thể được sử dụng như một chất bảo quản do có khả năng kháng vi sinh vật.
Khả năng kháng các vi sinh vật probiotic của Chlorogenic acid cũng được nghiên cứu. Chlorogenic acid không kìm hãm sự phát triển của Bifidobacterium lactis, Lactobacillus crispatus (L. rhamnosus khi nồng độ đạt đến 10 mg/m (R.Đây này là một thuận lợi đáng kể cho việc ứng dụng Chlorogenic acid trong bảo quản các sản phẩm thực phẩm như chất kháng khuẩn. - Về khả năng kháng oxi hóa: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Chlorogenic acid có khả năng hạn chế sự oxi hóa trong thực phẩm đặc biệt là các thực phẩm giàu chất béo và các nhũ tương dầu/nước hay nước/dầu.
Quá trình oxi hóa chất béo trong thực phẩm thường làm giảm giá trị dinh dưỡng, giá trị sinh học và giá trị cảm quan của các sản phẩm thực phẩm do các chất béo đặc biệt là các axit béo không no nhiều nối đôi và các vitamin bị phân giải, các sản phẩm oxi hóa tạo thành (hydroxyperoxide, aldehyde, polymer) gây nên mùi ôi khét và đôi khi độc cho thực phẩm. - Về hoạt động hiệp đồng với các chất kháng oxi hóa khác: Hoạt động hiệp đồng của các chất kháng oxi hóa làm tăng mạnh hiệu quả kháng oxi hóa của các chất kháng oxi hóa tự nhiên. Cơ chế hiệp đồng có thể là khử gốc tự do của chất kháng oxi hóa khác sau khi chất này đã cho điện tử và vô hoạt gốc tự do. Ngoài ra, sự bảo vệ các chất kháng oxi hóa cũng là một cơ chế hoạt động hiệp đồng.
Anthocyanin là một chất kháng oxi hóa rất phổ biến trong tự nhiên đặc biệt trong các loại rau, quả có màu đỏ, tím, đen, xanh. Chúng có khả năng kháng oxi hóa mạnh nhưng lại kém bền dưới tác động của nhiệt độ, ánh sáng và pH kiềm. - Về tác dụng prebiotic: Tác dụng prebiotic của Chlorogenic acid thể hiện ở khả năng tăng cường phát triển của các vi sinh vật có lợi trong đường ruột. Mills và cộng sự.
(2015) trong thí nghiệm in vitro của mình với hệ thống bắt chước ruột già của người đã chỉ ra rằng Chlorogenic acid tinh khiết hoặc cà phê giàu Chlorogenic acid tăng cường sự phát triển của vi sinh vật có lợi trong đường ruột bao gồm Bifidobacterium spp. và nhóm Clostridium coccoides-Eubacterium. Với rất nhiều các kết quả khả quan về tác dụng dược lý cũng như tiềm năng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm của Chlorogenic acid từ hạt cà phê xanh, việc tách chiết Chlorogenic acid từ nguyên liệu này cung cấp chế phẩm hoạt chất tự nhiên quý, làm nguyên liệu sản xuất các thực phẩm chức năng dùng trong phòng và hỗ trợ điều trị các bệnh mãn tính như tăng huyết LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 áp, tiểu đường và đặc biệt là hội chứng chuyển hóa, những bệnh lý đang tăng nhanh hiện nay. Ngoài ra Chlorogenic acid cũng có thể tạo ra các phản ứng tích cực với cơ thể.
Theo nghiên cứu mới đây của Carlos Tello (2020), CGA có các tác dụng sau: - Ức chế 11-βHSD1 là enzyme tạo ra các hormon gây tăng huyết áp. - Kích hoạt thụ thể GABAa bằng cách liên kết với vị trí của benzodiazepine, dẫn đến giảm mức độ lo lắng. - Tăng Glucagon – một loại hormon làm tăng nồng độ insulin trong máu và làm giảm glucose. - Kích hoạt Peroxisome proliferator – Activated receptor alpha dẫn đến tăng sự gia nhiệt và giảm mỡ cơ thể.
- Ức chế HMG-CoA là enzyme chịu trách nhiệm sản xuất cholesterol và là mục tiêu chính của thuốc statin. - Ức chế acetylcholinesterase giúp cải thiện nhận thức và trí nhớ. Một số sản phẩm thực phẩm chức năng chứa chlorogenic acid. Tổng quan về cà phê 1.
Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê ở Việt Nam Cà phê là một trong những thức uống phổ biến nhất trên toàn thế giới, nó được trồng rộng khắp ở hơn 75 nước nhiệt đới và cận nhiệt đới, là nguồn lợi xuất khẩu quan trọng cho các quốc gia này. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 Cây cà phê được người Pháp đưa vào Việt Nam từ khoảng năm 1850. Do điều kiện khí hậu và đất đai thích hợp nên cây được phát triển trên quy mô rộng và cho hạt chất lượng tốt không kém sản phẩm của những nước sản xuất và xuất khẩu cà phê lớn trên thị trường. Tuy nhiên phải đến sau giải phóng ngành cà phê Việt Nam mới đi vào thời kỳ phát triển, sản lượng sản xuất ra chủ yếu để xuất khẩu.