MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây bụp giấm là cây nhập ngoại vào nước ta từ những năm 70 của thế kỷ 20, là loại cây chịu hạn tốt, phù hợp với đất đồi núi Việt Nam, nơi mà một số cây trồng khác thì hiệu suất kinh tế kém. Cây bụp giấm có đặc điểm là trồng ưa nắng, có sức sống mãnh liệt, đồng thời nó có một số hợp chất sinh học có giá trị cao, chính vì vậy nó mở ra tiềm năng lớn trong lĩnh vực dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm,… Trong hoa bụp giấm, thành phần chủ yếu là đài hoa (roselle calyx) là một loại dược liệu giàu dinh dưỡng, thành phần chất khô đài hoa bụp giấm chứa hàm lượng anthocyanin khoảng 1,5%, acid hữu cơ khoảng 15 – 30%, đồng thời có chứa nhiều vitamin như A, B1, B2, C, E, F và khoáng (canxi, natri, photpho, kẽm…) [26]. Đài hoa bụp giấm chứa một loại chất chống oxy hóa rất hiếm là flavonoid lên tới 12%, chất này oxy hóa chậm hay ngăn cản một cách hữu hiệu quá trình oxy hóa của các gốc tự do, có thể là nguyên nhân khiến các tế bào họat động khác thường, từ đó giúp làm chậm quá trình lão hóa.
Theo báo Nông nghiệp Việt Nam, thì tác dụng của bụp giấm là phòng ngừa và trị nhiều bệnh như tim mạch, cao huyết áp, tiểu đường, suy thận, suy tim, hạn chế cholesterol trong máu, chống oxy hóa (sự già hóa của cơ thể), chống xơ vữa động mạch, ngăn ngừa một số bệnh ung thư, hạn chế béo phì, giảm sự đọng lipid ở gan và bảo vệ tế bào gan,… Theo nghiên cứu của nhà khoa học dinh dưỡng Diane McKay đã được trình bày trong hội nghị thường niên của Hiệp hội Tim mạch Mỹ (2005), đã chỉ ra rằng với ba tách trà đài hoa bụp giấm mỗi ngày sẽ hỗ trợ giảm cao huyết áp của những người có nguy cơ mắc các bệnh về tim, đột qụy hay các vấn đề về thận. Chất chiết từ đài hoa không độc cho người sử dụng trong thời gian dài. Trên thế giới hiện nay, thì việc nghiên cứu và ứng dụng đài hoa bụp giấm đã phát triển rộng rãi, đồng thời ở Việt Nam cũng đã xuất hiện một số sản phẩm như trà đài 1 hoa khô, thực phẩm chức năng, sirô, nước giải khát và màu thực phẩm. Tuy nhiên, ở thị trường Việt Nam thì các sản phẩm từ đài hoa bụp giấm còn hạn chế so với yêu cầu của thị trường, đồng thời các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước hiện tại chỉ đang mới triển khai và các công bố trên các báo khoa học cũng còn rất ít.
Do đó, để tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn, đồng thời với nguồn nguyên liệu được cung cấp khá dồi dào đây là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển cho các dòng sản phẩm được làm từ hoa bụp giấm, do đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “ Bước đầu nghiên cứu trích ly các hợp chất anthocyanin trong hoa bụp giấm” để ứng dụng vào ngành sản xuất nước giải khát, chiết suất chất màu thiên nhiên để ứng dụng y học, thực phẩm và mỹ phẩm, đồng thời có thể chiết xuất các chất sinh học trong hoa bụp giấm để làm thuốc chữa bệnh. Tình hình nghiên cứu Ngày nay, việc tìm kiếm những nguồn dược liệu từ thiên nhiên để phòng ngừa và chữa trị bệnh tật đã trở nên phổ biến và được tiến hành ở nhiều nơi trên thế giới. Trong đó, bụp giấm là một trong những đối tượng đang được ưu tiên nghiên cứu ở nhiều quốc gia. Ở nước ta, việc nghiên cứu về hoa bụp giấm chỉ mới bắt đầu từ những năm 2003 – 2004, tuy nhiên trước đó vào khoảng năm 1993 thì chủ yếu là nghiên cứu sơ bộ về tách chiết các thành phần trong hoa bụp giấm nhưng chưa được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi.
Năm 1993, Sở Khoa Học Công Nghệ và Môi Trường tỉnh Hà Tây đã tiến hành nghiên cứu tách chiết các chất màu tự nhiên từ đài hoa bụp giấm để dùng trong y học, thực phẩm và mỹ phẩm. Đề tài chiết xuất các chất sinh dược học trong Hibiscus để làm thuốc chữa bệnh, đề tài đã tiến hành tách chiết và thu được hiệu suất tương đối khá cao bằng phương pháp trích ly bằng hơi nước. Năm 1998 - 1999, Trần Thúy, Viện Trưởng viện y học dân tộc cổ truyền đã nghiên cứu các chế phẩm từ bụp giấm để điều trị cho các bệnh 2 nhân, với mục đích tách các hoạt chất trong bụp giấm để sử dụng trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm hoặc dược phẩm nhưng điều kiện khó khăn và thiếu thốn nên mục tiêu này không thành công. Một số nhà nghiên cứu đã tìm tòi một hướng đi khác, chế biến đài hoa bụp giấm thành những sản phẩm thực phẩm thông thường dễ được người tiêu dùng chấp nhận.
Từ năm 2002 – 2003 trở đi, thì việc nghiên cứu và tách chiết các hợp chất có hoạt tính sinh học cao trong hoa bụp giấm được tiến hành rộng rãi. Năm 2003, tác giả Đỗ Thị Thu Thủy đã tiến hành nghiên cứu về chất màu đỏ anthocyanin trích từ đài hoa bụp giấm, tác giả cũng cho thấy rằng thành phần dịch chiết của đài hoa bụp giấm có chứa hàm lượng anthocyanin và hoạt tính kháng oxy hóa khá cao [11]. Kết quả cũng được tiến hành tương tự trên tác giả Đỗ Tường Hạ và cộng sự (2009), tác giả có tiến hành nghiên cứu về khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đến độ bền màu của dịch trích anthocyanin từ hoa bụp giấm Hibiscus Sabdariffa L., tác giả cho thấy rằng ở pH 1 – 2 và nhiệt độ từ 40 – 50oC thì anthocyanin bền và có hoạt tính kháng oxy hóa cao. Khi ở nhiệt độ cao, anthocyanin sẽ bị phân hủy bởi nhiệt trong suốt quá trình tồn trữ và chế biến sẽ làm màu đỏ của dịch dần chuyển sang màu nâu do có sự hình thành các dạng pigment thoái hóa và polymer, chính điều này làm giảm cường độ màu của dung dịch.
Khi ở trong môi trường acid yếu thì anthocyanin sẽ bị chuyển màu từ màu đỏ sang màu nâu đỏ và khả năng kháng oxy hóa yếu đi rất nhiều. Do đó, tác giả nhận định rằng việc thay đổi pH, thời gian và nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình trích ly anthocyanin và khả năng kháng oxy hóa từ hoa bụp giấm [4]. Các tác giả khác cũng đã tiến hành nghiên cứu như Nguyễn Thị Huệ và cộng sự (2012), đã nghiên cứu trích ly các hợp chất từ hoa bụp giấm bằng enzyme và ứng dụng vào sản xuất nước giải khát thì tác giả cũng đã có được 3 một số kết quả đáng khả quan, đó là khi trích ly bằng chế phẩm enzyme ở nồng độ 0,15%v/w trong thời gian 60 phút thì hiệu suất chất chiết, hàm lượng anthocyanin và vitamin C tương đối cao hơn so với trích ly bằng nước nóng. Tuy nhiên tác giả cũng nhận định rằng, khi tăng nhiệt độ lên cao thì nó sẽ ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme, do đó nhiệt độ khảo sát thường dao động từ 50 đến 60oC và tác giả cũng đã đánh giá được ảnh hưởng của các yếu tố như pH, tỷ lệ enzyme, nhiệt độ, thời gian đến hiệu suất thu hồi hàm lượng anthocyanin và độ bền màu của dịch chiết từ hoa bụp giấm [6].
Đến năm 2014 thì Nguyễn Quang Vinh và cộng sự cũng đã tiến hành khảo sát nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng polyphenol tổng số và hoạt tính kháng oxy hóa của đài hoa bụp giấm Hibiscus Sabdariffa L., đồng thời tác giả cũng tiến hành khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của đài hoa bụp giấm thì tác giả đã nhận định được rằng, khi nhiệt độ sấy tăng cao thì nó sẽ làm mất hoạt tính kháng oxy hóa và giảm hàm lượng anthocyanin trong dịch rất nhiều. Trong giới hạn nào đó nhiệt độ sấy tăng thì sự tổn thất hàm lượng anthocyanin giảm nhưng nhiệt độ sấy quá thấp trong thời gian dài sẽ dẫn đến sự oxi hóa các anthocyanin bởi không khí xảy ra nhanh hơn do đó tổn thất anthocyanin tăng. Đặc biệt, quá trình sấy và bảo quản sau thu hoạch nó cũng ảnh hưởng đến các hoạt tính kháng oxy hóa của đài hoa bụp giấm, do đó tác giả cũng đề nghị rằng nhiệt độ thích hợp để sấy đài hoa bụp giấm là 80oC [13]. Từ các kết quả trên đã cho thấy được rằng, việc tách chiết và trích ly các hợp chất anthocyanin trong đài hoa bụp giấm có hiệu quả rất lớn về lĩnh vực y học, thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm,… Đồng thời cũng đã một phần chứng minh được rằng hoạt tính kháng oxy hóa và khả năng trích ly phụ thuộc rất lớn vào pH, nhiệt độ, thời gian và một số yếu tố khác như nồng độ enzyme,… 4 Bên cạnh các công trình nghiên cứu trong nước thì các nghiên cứu của các tác giả nước nước cũng đã chứng minh được các hợp chất có giá trị từ anthocyanin trong hoa bụp giấm, Bridle, P.
Năm 2002, Wong và cộng sự cũng đã nghiên cứu về ảnh hưởng của các đặc điểm hóa lý đến phương pháp chế biến và bảo quản anthocyanin trong đài hoa bụp giấm, tác giả khảo sát được các đặc tính lý hóa của hoa bụp giấm bao gồm kích thước, trọng lượng, độ pH, độ axit chuẩn độ, chất rắn hòa tan, hàm lượng anthocyanin, mật độ màu, màu polymer, phần trăm màu polymer và chỉ số màu nâu. Các vitamin có vai trò chống oxy hóa tự nhiên có hiệu quả sinh học cao như acid ascorbic, p-carotene và lycopene cũng được xác định và định lượng bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Lượng axit ascorbic, p- carotene và lycopene có hàm lượng lần lượt là 141,09 mg/100g, 1,88 mg/100g và 164,34 mg/100g. Đồng thời, hai anthocyanin chủ yếu trong hoa bụp giấm là delphinidin-3-sambubioside và cyanidin-3- sambubioside đã được phát hiện bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng (TLC) và HPLC.
Tác giả còn cho thấy điều kiện tối ưu khi trích ly bằng nước nóng theo phương pháp WHE là 3,5 giờ ở 60oC và đây cũng là phương pháp thu được hàm lượng anthocyanin cũng như acid ascorbic cao. Đánh giá cảm quan cũng cho thấy nước trái cây thu được từ phương pháp Hwe có chất lượng cao hơn về hương vị, màu sắc và 5 hương thơm so với các phương pháp khác. Tác giả cũng đã nhận định rằng tổn thất trong anthocyanins và acid ascorbic là rất nhỏ trong quá trình lưu trữ 12 tuần ở 4°C so với 27°C và 40oC.