CHƯƠNG 1. Tổng quan về thanh long 1. Tên gọi và phân loại Thanh long với tên khoa học Hylocereus undatus là loại trái thuộc họ xương rồng Cactaceae, bộ Caryophyllales (Rebecca & cộng sự, 2010). Sở dĩ chúng được gọi là thanh long vì vỏ của nó có hình dạng giống như vảy rồng (Mizrahi & cộng sự, 2002).
Nhìn chung, hầu hết các loại thanh long đều giống nhau về ngoại hình, sự khác biệt rõ ràng nhất của chúng nằm ở kích thước, hình dạng quả cũng như màu sắc của thịt quả (Nurliyana & cộng sự, 2010). Dựa vào màu sắc của vỏ và thịt quả, chúng được chia ra làm ba loại chính: thanh long vỏ đỏ-ruột trắng (Hylocereus undatus), thanh long vỏ đỏ-ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) và thanh long vỏ vàng-ruột trắng (Hylocereus megalanthus) (Ariffin & cộng sự, 2009). Một số loại thanh long được thể hiện ở Hình 1.1: Các loại thanh long: H. Phân bố và sinh thái Thanh long có nguồn gốc chủ yếu từ các khu vực rừng nhiệt đới và cận nhiệt đới của Mỹ Latin, bao gồm Bắc, Trung và Nam Mỹ (Luders & McMahon, 2006).
Ngày nay, chúng cũng được trồng ở các nước trong khu vực Đông Nam Á như Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, 1 do an Philippines, miền nam Trung Quốc, Đài Loan và một số khu vực khác. Ở Việt Nam, thanh long được người Pháp mang đến và trồng cách đây hơn 100 năm (Mizrahi & cộng sự, 1997). Thành phần hóa học của thanh long ruột đỏ Thanh long ruột đỏ ngày càng phổ biến hơn với người tiêu dùng vì màu bắt mắt và các thành phần hóa học của chúng được áp dụng ngày càng nhiều trong các lĩnh vực thực phẩm và y tế. Thành phần hóa học được biểu thị trong Bảng 1.1: Thành phần hóa học của thanh long ruột đỏ (Morton, 1987).
Thành phần Đơn vị Có trong 100 g thịt quả Nước g 82.3 Acid ascorbic mg 8. 1987) Ngoài việc được sử dụng trực tiếp, chúng còn được ứng dụng trong các sản phẩm thực phẩm giúp cải thiện cấu trúc cũng như thành phần dinh dưỡng nhờ có hàm lượng chất xơ tương đối cao (30-50%, w/w), Kali (3.2-4 g/L), và chất chống oxy hóa (42.04 mg đương lượng acid gallic /100 g thịt quả). Ngoài ra, thanh long ruột đỏ cũng chứa một lượng đáng kể prolinine tốt (1.6 g/L) và rất giàu acid béo thiết yếu (acid linoleic, 51%) có trong thành phần hạt. Liên quan đến các tính chất hóa lý, thanh long ruột đỏ chứa 7.7 và hàm lượng tổng acid có thể chuẩn độ là 2.
Đường tồn tại chủ yếu trong thanh long ruột đỏ là glucose (55 g/L) và fructose (19 g/L). Thêm vào đó hai acid hữu cơ là acid citric và acid L-lactic cũng được tìm thấy trong thành phần quả. Rebecca & cộng sự cũng đã báo cáo rằng, hàm lượng theamine trong mỗi 100g thịt là 0.3 mg, trong khi tổng hàm lượng polyphenol là 86.5 g acid gallic), và flavonoid là 2. 2 do an Đặc biệt, thịt quả và vỏ quả thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) chứa lượng lớn chất màu betacyanin, là nhóm sắc tố tự nhiên chứa nitơ và tan trong nước.
Trong quá trình trồng thanh long, lượng betacyanin tăng theo mức độ chín của quả. Tổng lượng betacyanin lúc chín của quả thanh long ruột đỏ từ 32 đến 47 mg/100 g thịt quả (Liaotrakoon, 2013). Công dụng của thanh long ruột đỏ. Các thành phần hóa học trong thanh long ruột đỏ như polyphenol, flavonoid, … trở thành đối tượng nghiên cứu của rất nhiều nhà khoa học về lợi ích của chúng đối với sức khỏe con người (Rebecca & cộng sự, 2008).
Hoạt tính chống bệnh đái tháo đường Thanh long ruột đỏ là một trong những loại trái cây chứa các đặc tính dược lý được báo cáo rằng có khả năng chống lại bệnh đái tháo đường (Omidizadeh & cộng sự, 2014). Từ các thí nghiệm trên động vật, Song.H cùng cộng sự đã chứng minh rằng thanh long có tác dụng tích cực với bệnh đái tháo đường bằng cách tái tạo tế bào tuyến tụy và làm suy yếu yếu tố tăng trưởng nguyên bào FGF-21 (Song. Hoạt tính chống oxy hóa Ngày càng có nhiều nghiên cứu cho rằng stress oxy hóa thay đổi quá trình sinh hóa trong cơ thể, góp phần vào sự phát triển của một số loại bệnh nguy hiểm như ung thư, tim mạch. Gần đây, tính chất chống oxy hóa của betacyanin đã được phát hiện để bảo vệ chống lại một số bệnh liên quan đến tình trạng trên (Rebecca & cộng sự, 2010).
Lớp màu đỏ của trái rất giàu các thành phần như vitamin, khoáng chất, cũng như chất màu do đó dẫn đến khả năng chống oxy hóa của chúng cao hơn các loại trái cây khác (Davis, 2007) Hàm lượng của betacyanin và betanin trong thanh long ruột đỏ tương ứng là 10.8 mg đương lượng trên 100 g vỏ và thịt (Wu & cộng sự, 2006). Nurliyana và cộng sự đã báo cáo rằng 1 mg/mL vỏ thanh long ruột đỏ có thể ức chế 83.02% gốc tự do 2,2- dipheny-1-picrylhydrazyl (DPPH). Ngoài ra, sử dụng nước ép thanh long cũng tăng khả năng chống các gốc tự do được đánh giá bằng phương pháp hấp thụ gốc oxy hóa (Oxygen radical absorbance capacity) với 3 do an fulorescein. Hiệu quả chống oxy hóa đã được chứng minh giống như các đặc tính trong chất màu tự nhiên khi tiêu thụ nước ép thanh long thường xuyên (Vaillant & cộng sự, 2005).
Hoạt tính chống ung thư Nghiên cứu của Menon và cộng sự cho thấy tác dụng của thanh long ruột đỏ chống lại sự tăng sinh tế bào di căn ung thư vòm họng ở người gây ra bởi các tế bào u ác tính B16F10. Ngoài ra, betacyanin trong thanh long cũng góp phần ức chế tế bào ung thư buồng trứng và bàng quang (Zou & cộng sự, 2005). Các đặc tính dược lý khác Gần đây, chiết xuất của thanh long ruột đỏ chống lại một số loại vi sinh vật như Bacillus spp., Escherichia coli, Klebsiella spp., và Aeromonas spp cũng đã được báo cáo. Bên cạnh các đặc tính nổi bật trên, chúng còn được tin rằng làm giảm bệnh đau dạ dày thông thường, bệnh tăng cholesteol máu và thiếu máu (Raveh & cộng sự, 1998).
Tình hình sản xuất và tiêu thụ thanh long ở Việt Nam và nước ngoài Thanh long đã trở thành một loại trái cây đặc trưng tại các nước châu Mỹ cũng như Đông Nam Á. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường thế giới, cần có sự kết hợp của người dân cũng như các doanh nghiệp trong và ngoài nước. Thanh long là một trong những loại trái cây xuất khẩu quan trọng nhất của Việt Nam. Ngoài việc được sử dụng trong nước với dạng tươi, Việt Nam đã và đang tiếp tục xuất khẩu sang thị trường lớn như Trung Quốc, HongKong, và Nhật Bản.
Với năng suất cao, vẻ ngoài bắt mắt, hương vị tinh tế, hạn sử dụng lâu, cùng với rất nhiều ưu điểm trong quá trình trồng, chúng đang được kỳ vọng đem đến nguồn thu ngoại tế lớn cho các nước đang phát triển. Tổng quan về chất màu betacyanin 1. Khái niệm về chất màu betalain và betacyanin Betalain là tên gọi chung của một nhóm sắc tố tự nhiên chứa nitrogen tan trong nước, có màu từ vàng tương đến da cam, đỏ tươi, đỏ sẫm, hồng cho đến màu đỏ-tím. Betalain là nhóm sắc tố có trong nhiều loại rau, củ quả tự nhiên (hoa xương rồng, vỏ thanh long, củ dền, rau,…) (Stintzing & cộng sự, 2007).
Betalain là dẫn xuất của acid betalamic, trong đó đầu 4 do an dihydropyridin được gắn với một nhóm chức chứa nitrogen thông qua nhóm chức vinyl (Meller & cộng sự, 1968). Vai trò của betalain trong thực vậy chủ yếu là chống oxi hóa để ngăn chặn sự hình thành gốc tự do được nghiên cứu trên một số loại trái cây như táo, lê, chuối, cam (Wang & cộng sự, 1996). Betalain là chất màu thực phẩm tự nhiên, an toàn để thay thế cho các chất màu tổng hợp (nhiều chất màu tổng hợp đã được chứng minh là gây ung thư) (Stintzing & cộng sự, 2002; Kanner & cộng sự, 2001). Cấu trúc của betalain bao gồm 2 thành phần chính: - Betaxanthin: là sắc tố có màu vàng-cam.
Betaxanthin phổ biến nhất là glutamine-betaxanthin (vulgaxanthin I), betaxanthin chính trong củ cải đỏ (Beta vulgaris L.) và indicaxanthin (proline- betaxanthin), sắc tố chủ yếu trong xương rồng vàng hình quả lê (Opuntia ssp. - Betacyanin: là sắc tố có màu đỏ-đỏ tím. Betacyanin là hợp chất glycosyl hóa chứa nitrogen tan trong nước, betacyanin xuất hiện ở một số loại nấm bậc cao và xuất hiện phổ biến ở các cánh hoa, quả, lá của một số loại thực phẩm như củ dền, thanh long, củ cải đường. Betacyanin được tìm thấy nhiều nhất có trong củ cải đường và các loại hoa quả thuộc họ xương rồng.
Betacyanin hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy trong khoảng bước sóng 476-600 nm (Omar Khatabi, 2016). Một số rau, củ, quả,có màu sắc hấp dẫn nhờ chứa các sắc tố betacyanin và betaxathin được trình bày trong Hình 1.2: Một số loại thực vật chứa chất màu betalain 1. Cấu trúc hóa học của betacyanin Betacyanin đơn giản nhất là betanidin được cấu tạo từ một đơn vị phân tử acid betalamic liên kết với một phân tử cyclo-DPA (Wyler & Dreiding, 1961). Đa số các 5 do an betacyanin khác được tạo thành do phản ứng glucosyl hóa một trong hai nhóm chức –OH tự do của vòng cyclo-DOPA của betanidin, trong đó thường gặp nhất là sự glucosyl hóa ở vị trí 5.
Dẫn xuất betacyanin quan trọng và thường gặp nhất trong tự nhiên là betacyanin (tức là betanidin-5-glucosidase, có công thức phân tử C24N26O13 và khối lượng mol M=551. Cấu trúc phân tử của betacyanin và acid betalamic được thể hiện ở Hình 1. Với: R3 = β-glucose, R4 = H : Betanin R3 = 6´-O-(malonyl)-β-glucose, R4 = H : Phyllocactin R3 = 6´-O-(3´´-hydroxy-3´´-methylglutaryl)-β-glucose, R4 = H : Hylocerenin Hình 1.3: Cấu trúc của một số loai betacyanin thường gặp 1. Các tính chất của betacyanin Betacyanin có 6 nối đôi liên hợp trong cấu trúc chính vì thế dẫn đến những tính chất lý-hóa đặc trưng.
Tính tan Do phân tử chứa nhiều nhóm chức phân cực (-OH, -COOH, -NH), các sắc tố betacyanin đều dễ tan trong nước hay dung dich ethanol-nước,… 1. Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc Các phân tử betacyanin có khả năng hấp thụ bức xạ khả kiến trong vùng từ 534-554 nm và tạo nên màu đỏ đến đỏ-tím. Tính kém bền Betacyanin là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học như khả năng chống oxi hóa (Stinzing & cộng sự, 2002) và các hoạt động loại trừ gốc tự do. Betacyanin cũng có vai trò ức chế tế bào ung thư buồng trứng và bàng quang (Zou & cộng sự, 2005).
6 do an Tuy nhiên, trong quá trình chế biến và bảo quản, chất màu betacyanin sẽ dần bị phân hủy, Sự ổn định của hợp chất màu betacyanin bị ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt, oxy, ánh sáng, pH và độ ẩm (Woo & cộng sự, 2011).