mở đầu (3 trang), tổng quan (28 trang), phương pháp và thực nghiệm (27 trang), kết quả và thảo luận (76 trang), kết luận (2 trang), danh mục công trình công bố (1 trang), tài liệu tham khảo (13 trang), phụ lục (46 trang). 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về chi gừng 1. Đặc điểm thực vật, phân bố, phân loại 1.
Đặc điểm thực vật Bộ gừng (danh pháp khoa học là Zingiberales) là một bộ thực vật có hoa bao gồm nhiều loài thực vật tương tự nhau như gừng, đậu khấu, nghệ, cũng như chuối và hoàng tinh. Trong hệ thống Cronquist năm 1981 bộ này chứa cùng tám họ nhưng bộ này được coi như là thuộc về phân lớp gừng (Zingiberidae), phân lớp này lại thuộc về lớp thực vật một lá mầm (Liliopsida). Phân lớp gừng này còn chứa cả bộ dứa (Bromeliales), bao gồm một họ duy nhất là họ dứa (Bromeliaceae), một họ mà APG II đưa vào trong bộ hòa thảo (Poales). Họ gừng (Zingiberaceae) gồm những cây thân thảo sống nhiều năm, mọc ở nơi đất ẩm, nơi sáng, dưới tán rừng hay vách đá ẩm.
Một số loài có thể mọc trên đất lẫn sỏi đá, trên bãi đất trống hoặc trong rừng thứ sinh, rừng thưa lên tới độ cao 3000 m so với mặt nước biển [10]. Thân được tạo thành do các bẹ lá ôm chặt lấy nhau tạo thành thân giả, cao 1-3-4(-5) m hay mảnh, cao dưới 1 m hoặc rất ngắn hay không có do các bẹ lá rời đến gốc (Distichochlamys, Kaempferia, v.v…), thân giả không phân nhánh. Rễ nhỏ, hình sợi, đôi khi đầu dễ phình to thành dạng củ (Curcuma, Kaempfria, Stahlianthus, v.v…), ở một số loài, rễ thẳng, cứng, đâm sâu xuống đất, phần trên lộ trên mặt đất. Thân rễ (thường được gọi là củ) to, nạc, nằm ngang dưới mặt đất.
Thân rễ các loại cây thuộc chi gừng phát triển rất nhanh. Từ một chồi giống ban đầu, chúng có thể phân nhánh, đâm chồi, tăng sinh khối và phát triển thành một bụi lớn chỉ trong một vài năm. Cây thường có chứa mùi thơm, đôi khi mùi hắc như một số loài trong chi gừng (Zingiber). Nhiều loài là các loại cây cảnh, cây gia vị, hay cây thuốc quan trọng.
Các thành viên quan trọng nhất của họ này bao gồm gừng, nghệ, riềng, đậu khấu và sa nhân. Các cây thuộc họ gừng (Zingiberaceae) là cây thảo sống lâu năm, có thân rễ lớn, thường phân nhánh, chứa nhiều chất dự trữ [14], [16]. Lá gồm các phần: bẹ lá, cuống lá, lưỡi lá và phiến lá. Hoa lưỡng tính, bầu hạ, đối xứng hai bên, có màu sắc, kích thước trung bình hoặc lớn.
Quả nang chẻ ô, đôi khi quả mọng, quả nạc, thường hình cầu, bầu dục, đường kính từ 0,2 cm đến 2 ÷ 3(4) cm [16]. Phân bố Nước ta có nền khí hậu nhiệt đới gió mùa, thảm thực vật đa dạng và phong phú đặc biệt là các cây tinh dầu và cây thuốc. Đông Nam Á là trung tâm phong phú và đa dạng nhất của chi gừng. Trong số các loài gừng trồng thì loài Z.
officinale được trồng phổ biến nhất. officinale đã được trồng rộng rãi từ rất lâu đời ở các nước nhiệt đới châu Á. Đến nay vẫn chưa thấy loài gừng này mọc dại ở bất cứ khu vực nào trên thế giới. Một số giả thiết cho rằng gừng có nguồn gốc ở Ấn Độ, từ đây nó được đưa đến các nước châu Âu, các nước Đông Phi bởi những thương nhân Ả Rập.
Trong những năm gần đây phát hiện thêm một loài gừng nữa có tên gừng môi tím đốm (Z. Hiện nay gừng Z. 5 officinale đã được đưa trồng ở hầu khắp các nước trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm. Ở Việt Nam gừng Z.
officinale được trồng trên khắp các địa phương từ Bắc vào Nam, đặc biệt là các tỉnh miền núi và ngoài hải đảo [14], [17]. Larsen và cs đã tổng hợp các chi và loài của họ Gừng trên thế giới [91]. Bằng các phương pháp phân tích AND kết hợp với phân tích đặc điểm truyền thống J. Kress và cs (2002), đã công bố đầy đủ về họ gừng gồm 53 chi được xếp trong 4 phân họ là: Siphonochiloideae, Tamijoideae, Alpinioideae và Zingiberoideae [87].
Nghiên cứu đầy đủ và có tính hệ thống nhất về họ Gừng ở Việt Nam có công trình nghiên cứu của Nguyễn Quốc Bình (2011), tác giả đã công bố ở Việt Nam có 19 chi với 144 loài và thứ [17]. Trong 19 chi thì có 14 chi với 64 loài được sử dụng trong các lĩnh vực như làm thuốc, làm gia vị, làm cảnh và cho tinh dầu [4]. Phân loại và phân bố của các loài chi gừng ở Việt Nam TT Tên khoa học Tên Việt Nam Phân bố 1 Z. officinale Roscoe Gừng Phân bố rộng 2 Z.
acuminatum Valeton Gừng nhọn Tây Nguyên, Trung Bộ 3 Z. Gừng Nam Bộ Bà Rịa - Vũng Tàu 4 Z. Gừng Eberhardt Lâm Đồng 5 Z. Gừng lúa, Ngải Trặc Biên Hòa 6 Z.
Gừng một lá Ninh Bình 7 Z. Gừng bọc da Bà Rịa - Vũng Tàu 8 Z. purpureum Roscoe Gừng tía (gừng dại) Phân bố rộng 9 Z. Gừng đỏ Lâm Đồng 10 Z.
Gừng lông hung Ba Vì, Vĩnh Phúc 11 Z. Gừng gió Phân bố rộng 12 Z. Theilade Gừng môi tím đốm Sơ Pai, Kban, Gia Lai 13 Z. collinsii Mood & Theilade Gừng colin Bắc Trung Bộ Trong ngành thực vật hạt kín thì họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) không phải là họ lớn, chỉ có khoảng 50 chi, 1.300 loài nhưng đây lại là họ có số lượng lớn các loài có giá trị sử dụng trong nhiều lĩnh vực: y học, dược phẩm, công nghệ thực phẩm [146].
Các loài trong họ Gừng phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới, đặc biệt là vùng Đông Nam Á, v. Việt Nam là nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, do đó có nguồn tài nguyên họ gừng rất đa dạng, hiện biết 19 chi, 141 loài và 3 thứ [1]. Trong số 19 chi, 144 loài và thứ thì có khoảng 14 chi, 64 loài được khai thác và sử dụng trong nhiều lĩnh vực từ các bộ phận khác nhau (thân, rễ, hạt, hoa, quả) [1], [10], [14], [51]. Do vậy, nghiên cứu họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) để có cơ sở khoa học nhằm khai thác và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên thực vật đã và đang là mối quan tâm lớn của các nhà khoa học.
6 Trong số các nhóm cây tài nguyên thực vật thì nhóm cây cho tinh dầu chiếm vị trí quan trọng. Đây là nguồn nguyên liệu thiết yếu của nhiều ngành công nghiệp như mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm, v. Ở Việt Nam họ gừng có khoảng 38/141 loài có tinh dầu thuộc 11/19 chi. Khu vực Bắc Trung Bộ được đánh giá là một trong những trung tâm đa dạng sinh học về các loài thuộc chi Gừng của Việt Nam.
Chúng là loài cây thân thảo sống nhiều năm thích nghi được ở nơi đất ẩm, nơi sáng, dưới tán rừng hay vách đá ẩm, hoặc có thể mọc trên đất lẫn sỏi đá, trên bãi đất trống.tạo nên nguồn nguyên liệu dồi dào cho nghiên cứu, sản xuất ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm. Thành phần hóa học Mặc dù các loài khác nhau của chi này có phần tương đồng về hình thái, nhưng chúng khác nhau về tính chất dược lý và thành phần hóa học cơ [66]. Nói chung thành phần hóa học của củ gừng tùy thuộc vào loại giống, khí hậu đất đai, chế độ chăm bón và thời điểm thu hoạch, v. Gừng tươi thường chứa hơn 80% ẩm, 2,3% protein, 0,9% chất béo, 1,2% chất khoáng, 2,4% chất xơ, 12,3% hợp chất carbohydrate và các thành phần vi lượng như chất khoáng (sắt, calcium, phosphorus), các vitamin (thiamine, riboflavin, niacin, acid ascorbic.
Chất thơm là những chất có khả năng bay hơi, hay bay hơi một phần trong không khí. Các chất thơm có thể ở dạng đơn hay hỗn hợp các chất, có thể là chất rắn hay chất lỏng hoặc khí. Đến nay người ta đã xác định được khoảng 7000 chất bay hơi trong thực phẩm, các chất này chủ yếu thuộc các nhóm chất aldehyde, ketone, các acid hữu cơ, ester, v. Chất thơm là một hỗn hợp nhiều thành phần có thể là alcohol được hình thành đầu tiên trong chlorophoit, hay ester do phản ứng ester hoá của các acid với alcohol trong chloroplast hoặc terpene alcohol do sự đồng phân hoá [12].
Qua phân tích hiện đại có tới trên 400 hoạt chất trong gừng. Người ta chia làm 4 loại chính. Chất nhựa: Chiếm 5 10% trong gừng tươi, gồm khoảng 30 hoạt chất trong đó có 2 chất chính là gingerol và shoagol có vị cay hơn. Gừng tươi nhiều gingerol nhưng khi phơi mất nước dần chuyển thành shoagol vì thế gừng khô cay hơn.
Tinh dầu: Chiếm 2 3% trong gừng khô, màu vàng sáng nhạt có mùi thơm đặc biệt gồm trên 200 chất mà thành phần chủ yếu là α-camphene, β-phelandrene, các phenol (cineol, citral, borneol, geraniol, linalol, zingiberol). Ngoài ra còn có 3,7% lipid, tinh bột và 5% nhựa dầu trong đó có các chất cay như zingerone, zingerol và shogaol. Chất khoáng: Vi lượng có k m (Zn), selenium (Se), cobalt (Co). Người ta vừa phát hiện có một chất men có trong gừng là zingibain (có khoảng 2% trong gừng tươi) có tác dụng phân giải protein (proteolytic) tương tự như chất papain (trong đu đủ) hoặc chất bromelain (trong dứa), 1 g chất zingibain có khả năng làm mềm 10 kg thịt b.
7 Ngoài ra một số hoạt chất có nhiều ở nghệ như curcumin, ớt như capsaicin, chanh như limonene, hạt cà phê như acid caffeic, hạt đậu như lecithin đều có trong gừng. Trong gừng gió có nhiều tinh dầu, dầu béo và nhựa. Tinh dầu có 13% các monoterpene và nhiều sesquiterpene, trong đó humulene chiếm 27%, monocylic sesquiterpene ketone, zerumbon 37,5%. Các monoterpene gồm pinene, camphene, limonene, cineol và campho.
Thành phần hóa học của củ gừng tùy thuộc vào giống, môi trường sinh trưởng, điều kiện sinh dưỡng và thời điểm thu hoạch, v. Gừng tươi thường chứa hàm ẩm cao, các thành phần dinh dưỡng (protein, chất béo, chất khoáng, chất xơ, hợp chất carbohydrate, chất khoáng, các vitamin.) đều được xác định có trong gừng. Thành phần tạo hương của gừng là tinh dầu và tạo vị là nhựa dầu. Tinh dầu gừng và nhựa dầu gừng 1.
Tinh dầu gừng 1. Thành phần hóa học Gừng chứa 2 ÷ 3% tinh dầu với thành phần chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon sesquiterpeneic: β-zingiberene (35%), ar-curcumenene (17%), β-farnesene (10%) và một lượng nhỏ các hợp chất alcohol monoterpeneic như geraniol, linalol, borneol [8]. Mùi thơm của gừng phụ thuộc chủ yếu vào tinh dầu dễ bay hơi của nó, năng suất dao động từ 1 ÷ 5%. Hơn 50 thành phần tinh dầu đã được đặc trưng và đây là chủ yếu monoterpeneoid [- phellandrene, (+)-camphene, cineole, geraniol, curcumene, citral, terpineol, borneol] và sesquiterpeneoid [-zingiberene (30÷70%), -sequiphellandrene (15 ÷ 20%), -bisabolene (10 ÷ 15%), (E-E)--farnesene, ar-curcumene, zingiberol].
Một số thành phần tinh dầu được chuyển đổi thành ít mùi xác định các hợp chất làm khô [82].