MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Hiện nay, ngành nuôi trồng thuỷ hải sản và chăn nuôi đang rất được chú trọng phát triển ở Việt Nam. Cùng với nó là sự phát triển các sản phẩm chế biến sẵn từ thịt cá như lạp xưởng và xúc xích. Một trong các vấn đề lớn trong các sản phẩm chế biến sẵn là quá trình bảo quản. Một số hoá chất đã được sử dụng để bảo quản thực phẩm như BHT (butylated hydroxytoluene), BHA (butylated hydroxyanisole) và TBHQ (tertiary butylhydroquinone)…, tuy nhiên nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng các hoá chất này có thể gây hại cho cơ thể khi thường xuyên sử dụng [26].
Chính vì lý do đó, mà hiện này các công ty thực phẩm liên tục tìm kiếm các chất bảo quản tự nhiên lành tính nhằm thay thế các chất bảo quản hoá học trước kia. Chiết xuất hương thảo đang được sử dụng rất nhiều trên thế giới. Đặc biệt chiết xuất hương thảo được sử dụng như là chất bảo quản chống oxy hoá trong ngành thực phẩm. Người ta bổ sung chiết xuất hương thảo vào trong xúc xích, lạp xưởng nhằm giúp các sản phẩm này không bị ôi dầu và làm giảm biến tính màu sắc theo thời gian; chiết xuất hương thảo giúp giữ thịt bò và thịt heo tươi không bị xỉn màu trong quá trình bảo quản; ngoài ra chiết xuất hương thảo được cho vào dầu chiên, giúp kéo dài tuổi thọ của dầu chiên và tránh sự tạo thành các gốc tự do độc hại trong quá trình chiên [27].
Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm ở Việt Nam, thì nhu cầu sử dụng các chế phẩm từ lá hương thảo ngày càng cao. Hiện nay cây hương thảo đang bắt đầu được trồng ở khắp các miền đất nước. Bước đầu cho thấy cây hương thảo phát triển tốt ở Việt Nam, đặc biệt cây hương thảo ở vùng Lâm Đồng phát triển mạnh và cây có mùi thơm mạnh đặc trưng. Do đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu tạo bột sấy phun từ cao chiết hương thảo (Rosmarinus officinalis L.)” nhằm bước đầu đánh giá quy trình chiết xuất các hoạt chất và sản xuất chế phẩm từ lá hương thảo trồng tại Việt Nam, tạo chế phẩm bột hương thảo và đánh giá thành phần các hoạt chất chính trong sản phẩm thu được.
Đề tài được thực hiện ở quy mô pilot, nhằm định hướng sản xuất công nghiệp và ứng dụng chế phẩm hương thảo trong tương lai tại Việt Nam. Mục tiêu Xây dựng quy trình tạo bột sấy phun từ cao chiết hương thảo 1 Đối tượng nghiên cứu Bột sấy phun từ cao chiết hương thảo Giới hạn nhiệm vụ Đề tài được thực hiện trên thiết bị quy mô pilot 10 kg lá hương thảo khô/mẻ. Giới thiệu về cây hương thảo 1.1 Tinh dầu hương thảo Cây hương thảo thuộc họ Laminaceae, hoa và cành lá hương thảo mang một lượng tinh dầu đáng kể. Vì vậy tinh dầu hương thảo đã được chưng cất và phân tích ở nhiều nước trên thế giới.
Tinh dầu hương thảo có tên thương phẩm là rosemary oil. Tinh dầu được chiết xuất từ lá và cành của cây hương thảo. Tinh dầu hương thảo chứa chủ yếu là các hydrocarbon monoterpene [1]. Tinh dầu thu được bằng cách chưng cất lôi cuốn hơi nước cành cây và lá tươi chứa chủ yếu 1,8-cineol (46.
Tinh dầu hương thảo được sử dụng trị liệu cho các bệnh về hô hấp như cảm lạnh, viêm xoang, tắc nghẽn phổi và hen suyễn. Ngoài ra tinh dầu hương thảo còn được sử dụng làm chất khử trùng và thuốc trừ sâu. Các quốc gia hang đầu về sản xuất tinh dầu hương thảo là Morocco, Tây Ban Nha, Mỹ, và Tunisia [3]. Những thành phần chính trong tinh dầu hương thảo 1) α-pinene, 2) 1,8 - cineol, 3) camphor, 4) camphene, 5) borneol Tuỳ thuộc vào điều khiện thổ nhưỡng khí hậu mà hiệu suất thu tinh dầu và thành phần hoá học có trong tinh dầu chưng cất được sẽ khác nhau (bảng 1.
Thành phần hoá học của tinh dầu lá hương thảo tuỳ thuộc vào vùng địa lý Địa điểm Lalehzar Kerman Sardinia Serbia Pakistan Turkish Hiệu suất 2.48% w/w w/w w/w Thành phần chính α-pinene 43.4% - - - acetate γ-terpinene - - - - - 17% Thymol - - - - - 1. Yesil Celiktas và công sự (2017) đã chứng minh được rằng mùa vụ và đặc điểm địa lý có ảnh hưởng lớn đến thành phần hoá học của tinh dầu hương thảo chưng cất được (hình 1. Nghiên cứu được thực hiện trên cây hương thảo được trồng ở 3 vùng địa lý khác biệt: Mersi (có khí hậu nhiệt đới), Izmir (có khí hậu ấm), Canakkle (có khí hậu mát) [10]. Ở vùng Canakkle, tinh dầu có verbenone (45.2%) tương ứng từ tháng 12 đến tháng 9; ở vùng Izmir, tinh dầu có verbenone 4 (8.8%) tương ứng với các tháng trên; trong khi đó ở vùng Mersi, tinh dầu hương thảo không có verbenone vào bất kỳ mùa vụ nào.
Tương tự verbenone, thành phần camphor, 1,8-cineol và -pinene cũng bị ảnh hưởng nhiều bởi mùa vụ và địa lý. Ảnh hưởng của mùa vụ và vùng địa lý đến các thành phần chính trong tinh dầu hương thảo [10] Tinh dầu hương thảo chủ yếu nằm ở lá và được phân lập bằng một số phương pháp như chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp, chưng cất lôi cuốn hơi nước gián tiếp và chiết bằng dung môi hữu cơ. Tuy nhiên, monoterpene là chất đễ phân huỷ trong điều kiện nhiệt độ cao của phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Nghiên cứu của Bousbia (2009) chỉ ra rằng khi chưng cất 500 g lá hương thảo khô, trong điều kiện vi sóng 1 W.g-1, trong 15 phút cho hiệu suất thu tinh dầu là 0.
Nếu sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước thông thường, 500 g lá hương thảo tươi chưng cất với 3 L nước trong 30 phút thì thu được 0. Mặc dù cả hai phương pháp trên đều có hiệu suất thu tinh dầu như nhau, nhưng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước có thời gian chưng cất dài hơn [11]. Một số thành phần quan trọng trong chiết xuất hương thảo 6) rosmanol, 7) carnosol, 8) carnosic acid, 9) caffeic acid, 10) rosmarinic acid Oleoresin là một thành phần của hương thảo có chức năng kháng oxy hoá cao và được sử dụng trong thực phẩm là chính. Thành phần của chiết xuất hương thảo thay đổi tuỳ thuộc phương pháp chiết xuất được sử dụng.
Trong các thành phần có khả năng kháng oxy hoá, nổi bật nhất là các phenolic diterpene, carnosic acid và carnosol (hình 1.3), chiếm hơn 90% các chất có hoạt tính chống oxy hoá của chiết xuất hương thảo [12]. Các hơp chất phenol khác và các thành phần nhỏ được tìm thấy trong chiết xuất hương thảo như rosmarinic acid, rosmanol, epiromanol, iso-rosmanol, rosmadial, rosmaridiphenol, rosmariquinone và caffeic acid cũng có tác dụng chống oxy hoá. Ngoài ra, triterpene và triterpenic acid như betulin, amyrin, betulinic acid, oleanic acid và ursolic acid cũng có thể có trong chiết xuất hương thảo. Flavonoid có trong chiết 6 xuất hương thảo bao gồm apigenin, genkwanin, luteolin hispidulin, rutin, kaempferol, naringin, hesperetin, apigenin-7-O-glucoside, và quercetin…[13].
Hoạt tính sinh học của cây hương thảo a. Hoạt tính kháng khuẩn Đánh giá khả năng kháng khuẩn có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các kỹ thuật khuếch tán đĩa thạch và phương pháp pha loãng trong ống nghiệm. Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu trong điện kiện in vitro thường được đánh giá thông qua việc đo đường kính vòng vô trùng. Đường kính vòng vô trùng càng to thì khả năng ức chế vi khuẩn tương ứng của tinh dầu được chọn thử nghiệm càng cao.
Đối với cao chiết, carnosic acid, carnosol và rosmarinic acid là chất kháng khuẩn và kháng nấm hiệu quả nhất chống lại vi khuẩn gram dương (nồng độ ức chết tối thiểu, MIC, từ 2 đến 15 mg/mL), vi khuẩn gram âm (MIC từ 2 đến 60 mg/mL) và vi nấm (MIC là 4 mg/mL). Tính chất kháng nấm và kháng khuẩn của chiết xuất từ cây hương thảo có thể do các thành phần phenolic quyết định. Carnosic acid và rosmarinic acid có thể là các hợp chất có hoạt tính sinh học chính có trong chiết xuất hương thảo [14]. Chiết xuất từ cây hương thảo ức chế 11 loại vi khuẩn được thử nghiệm như Lb.
mesenteroides subsp mesenteroides, L. mesenteroides subsp dextranicum, Lb. Các thành phần hoạt tính của tinh dầu hương thảo tác dụng lên vi sinh, từ đó phá vỡ màng vi khuẩn. Ngoài ra, đặc tính kỵ nước của tinh dầu tạo thuận lợi cho sự xâm nhập của các thành phần này vào màng tế bào vi khuẩn và ty thể, phá vỡ cấu trúc tế bào, dẫn đến rò rỉ các phần tử quan trọng bên trong tế bào và cuối cùng là giết chết vi khuẩn [15].
Tinh dầu hương thảo có MIC từ 0.23 mg/mL đến 7.5 mg/mL và MIC đối với các chủng vi khuẩn Gram dương thấp hơn MIC đối với các chủng vi khuẩn Gram âm. Các thành phần kháng chuẩn chính của tinh dầu hương thảo bao gồm -pinene, 1,8- cineol, camphor, borneol, verbenone, linalool và bornyl acetate. Đối với -pinene hoạt động yếu trên tất cả các vi sinh vật, trong khi linalool ức chế các chủng vi khuẩn ở mức 1-2 mg/mL. Với -pinene, verbenone, bornyl acetate chống lại vi khuẩn Gram dương (S.
epidermidis) và vi khuẩn Gram âm (E. Hoạt tính chống oxy hoá Dịch trích hương thảo có khả năng kháng oxy hoá tốt do có chứa nhiều các hợp chất phenolic như diterpene phenol (carnosic acid, carnosol, rosmanol, epirosmanol, isorosmanol, methyl carnosate), phenolic acid (rosmarinic acid, caffeic acid) và flavonol. Trong đó, carnosol, carnosic acid và rosmarinic acid đóng vài trò quyết định trong khả năng kháng oxy hoá của dịch trích hương thảo. Rosmarinic acid có khả năng quét gốc tự do DPPH cao với IC50=30.
Sonja Đilas và các cộng sự (2012) tiến hành phối chế ba loại chiết xuất có hàm lượng carnosic acid, carnosol, methyl carnosol khác nhau (bảng 1.) và đánh giá khả năng kháng oxi hoá ở mức độ in vitro [16]. Kết quả cho thấy các công thức VivOX 20, VivOX 40 và Inolen 50 có khả năng kháng oxy hoá cao và khả năng kháng oxy hoá tăng khi nồng độ carnosic acid tăng. Trong đó Inolen 50 chứa 42.2% carnosic acid có khả năng ức chế gốc tự do DPPH và O2.- mạnh nhất và mạnh tương tự các chất đối chứng như rosmarinic acid, chlorogenic acid, và caffeic acid. Hoạt tính kháng oxy hoá của dịch trích hương thảo Công thức Chứng dương VivOX 20 VivOX 40 Inolen 50 Carnosic acid 0% 25.
Kết quả đánh giá hoạt tính kháng DPPH, cho thấy chiết xuất từ hoa (IC50 = 33 mg.mL-1) và lá (IC50 = 46 mg.mL-1) có khả năng kháng oxy hoá cao hơn nhiều so với chiết xuất từ cành (IC50 = 164 mg. Hoạt tính kháng oxy hoá của cao chiết methanol từ lá và hoa hương thảo khá cao, chỉ thấp hơn 1.5-2 lần so với hoạt tính kháng oxy hoá của BHT (IC50 = 20 mg.