Chương 1.1 Sự cấp thiết của vấn đề Ổi (Psidium Guajava L.) là một loại cây ăn quả - thuộc giống họ Sim, được trồng ở hầu hết các quốc gia có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Chúng được xem là một trong những loại “trái cây cao cấp” không chỉ vì sức hấp dẫn của quả mang lại mà còn nhờ vào lợi ích tuyệt vời của lá ổi mà ít ai có thể biết được. Bệnh tiểu đường có thể được xem là “một đại dịch không lây nhiễm” bởi sự nguy hiểm và nguy cấp của nó. Trên thế giới có 2 loại bệnh tiểu đường là bệnh tiểu đường type 1 (chủ yếu là do gen – cơ thể không tiết ra được hoocmon insulin) và bệnh tiểu đường type 2.
Tuy nhiên, trên thế giới có đến khoảng 90 – 95% trường hợp mắc bệnh tiểu đường type 2 trong tổng các bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường nói chung. Theo thống kê của Hiệp hội đái tháo đường thế giới (IDF), năm 2021, trên toàn thế giới có đến khoảng 537 triệu người mắc bệnh đái tháo đường và dự kiến đến năm 2030 trên thế giới sẽ lên đến 578 triệu người mắc căn bệnh hiểm ác này. Một điều đáng báo động hơn, với con số mắc bệnh là 463 triệu người thì đã chiếm khoảng 9% dân số của thế giới, và con số này ngày càng tăng lên. Tình trạng mắc bệnh tiểu đường cũng đang dần bị trẻ hóa, thật đáng e ngại khi có những trẻ em chỉ mới 14 – 15 tuổi đã mắc bệnh tiểu đường.
Một thống kê mới nhất của Bệnh viện Nội tiết trung ương cho thấy 2810 trẻ em thuộc lứa 11 – 14 tuổi ở Việt Nam có 178 trẻ (khoảng 6.2%) mắc rối loạn glucose trong máu (Bộ Y tế Việt Nam). Vấn đề tăng lượng đường huyết sau bữa ăn là một điều rất khó kiểm soát của căn bệnh tiểu đường type 2 và cũng là nguyên nhân chính sinh ra căn bệnh này. Đường huyết sau bữa ăn được kiểm soát bằng cách cơ thể sẽ tiết ra hoocmon điều hòa đường trong máu là insulin – chúng sẽ ức chế enzyme tiêu hóa tinh bột và hấp thu glucose của enzyme α-amylase và enzyme α-glucosidase. Đối với Việt Nam, nguồn nguyên liệu từ nông – lâm nghiệp rất đa dạng nhưng chưa được nghiên cứu toàn diện, ứng dụng cũng chưa có hiệu quả cao.
Trong số đó, lá ổi là một nguồn nguyên liệu tốt nhất để tiến hành trong nghiên cứu này, một loại nguyên liệu ít được chú ý và sử dụng đến. Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy, một số loài thuộc họ Sim có khả năng chữa bệnh tiêu chảy, khả năng kháng lại oxy hóa và hạ đường huyết cao (Shen và cộng sự., 2008, Nguyen và cộng sự. Luo và cộng sự. (2019) công bố các polysaccharide cô lập từ cao chiết lá ổi thể hiện khả năng kháng oxy hóa cao và kích 1 thích tăng hoạt tính của enzyme SOD trong chuột đái tháo đường (Luo và cộng sự.
Đái Thị Xuân Trang và cộng sự đã ghi nhận cao chiết lá ổi trồng tại Cần Thơ có khả năng kháng enzyme tiêu hóa α-amylase và enzyme α-glucosidase in – vitro và kiểm soát được tình trạng tăng đường huyết sau bữa ăn ở chuột đái tháo đường (Đái Thị Xuân Trang và cộng sự. Như vậy có thể cho thấy, lá ổi có nhiều tiềm năng trong việc ứng dụng hỗ trợ chống lại căn bệnh đái tháo đường – đặc biệt là bệnh tiểu đường type 2 phổ biến. Đến nay, đã có rất nhiều công bố và nghiên cứu liên quan đến khả năng kháng oxy hóa và chống lại bệnh đái tháo đường của lá ổi rừng phụ thuộc vào các phương pháp chiết tách khác nhau. Tuy nhiên, quá trình bảo quản lá ổi sau khi được thu hái về cũng ảnh hưởng rất lớn đến thành phần và hoạt tính sinh học của lá ổi.
Lá ổi sau khi thu hoạch, người dân thường bảo quản ở ngăn đông tủ lạnh nhằm bảo quản được hàm lượng hoạt tính sinh học trong lá ổi. Nhưng, dưới tác động trực tiếp của nhiệt độ bảo quản, hàm lượng polyphenol, flavonoid tổng số và khả năng kháng oxy hóa cũng như khả năng chống lại căn bệnh tiểu đường type 2 sẽ thay đổi sau quá trình bảo quản. Vậy chúng sẽ thay đổi như thế nào, có ảnh hưởng tiêu cực gì đến các hoạt tính sinh học trong lá ổi hay không? Từ những vấn đề cấp thiết trên, tôi quyết định tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tối ưu hóa điều kiện trích ly các hợp chất sinh học trong lá ổi rừng bằng phương pháp có hỗ trợ sóng siêu âm”. Lý do sử dụng phương pháp trích ly hỗ trợ sóng siêu âm vì đây chính là phương pháp đơn giản, dễ áp dụng trong quy mô công nghiệp, đồng thời cũng chính là phương pháp hiện đại và tiết kiệm được nhiều thời gian cũng như chi phí thấp nhất.
Trong phạm vi luận văn này, các hợp chất sinh học được khảo sát các yếu tố đầu vào để tối ưu thông số và sau đó tiến hành tối ưu hóa quá trình trích ly sao cho các hợp chất sinh học được trích ly mang tính hiệu quả nhất.2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly các hợp chất sinh học từ lá ổi rừng sau một thời gian bảo quản ở nhiệt độ tủ đông. Từ đó tiến hành tối ưu hóa quá trình trích ly các hợp chất sinh học.3 Đối tượng nghiên cứu Lá ổi rừng được hái trong rừng thuộc tỉnh Đắk Lắk – TP. Buồn Mê Thuột.4 Nội dung - Tổng quan về cây ổi, thành phần hóa học, công dụng của lá ổi, hoạt tính sinh học, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về chất hoạt tính sinh học của lá ổi. - Tổng quan về hợp chất polyphenol, flavonoid, hoạt tính chống oxy hóa và hoạt tính ức chế enzyme α-amylase và enzyme α-glucosidase trong lá ổi, phương pháp xác định, phương pháp định tính và định lượng các hợp chất hoạt tính sinh học.
- Xác định độ ẩm của bột ổi. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly các hợp chất sinh học từ lá ổi rừng: Nồng độ dung môi chiết, thời gian chiết, tỉ lệ dung môi/ nguyên liệu chiết. - Tối ưu hóa quá trình trích ly các hợp chất sinh học có trong lá ổi rừng với các thông số tối ưu của các yếu tố khảo sát.5 Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Thông qua việc tối ưu trích ly các hợp chất sinh học từ lá ổi rừng, các kết quả và dữ liệu thu được từ quá trình nghiên cứu sẽ là những đóng góp đáng tin cậy làm phong phú nguồn tư liệu khoa học về là ổi rừng tại Việt Nam. - Ý nghĩa thực tiễn: Các thông số tối ưu của quá trình trích ly giúp các nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất có thể tham khảo và áp dụng vào quy trình sản xuất nhằm khai thác hiệu quả các hợp chất sinh học và cũng như là tiền đề cho cấc nghiên cứu tiếp theo để tạo ra các sản phẩm bổ sung lá ổi rừng, góp phần tác động tích cực đến sức khỏe của con người (cụ thể hơn là chống lại sự oxy hóa trong sản phẩm và chống bệnh tiểu đường type 2).1 Giới thiệu về cây ổi 2.1 Nguồn gốc và phân bố Cây ổi có tên khoa học là Psidium guajava L., thuộc bộ Myrtales, họ Myrtaceae, chi Psidium, loài P.
Cây ổi có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới châu Mỹ, kéo dài từ khu vực miền nam Mexico hoặc thông qua Trung Mỹ. Kể từ năm 1526, nó phổ biến ở các khu vực ẩm của vùng nhiệt đới Mỹ và Tây Ấn. Ngày nay được phân bố trên khắp các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới (Pommer & Murakami, 2009).2 Đặc điểm hình thái của cây ổi Cây ổi là loại cây ăn trái có chiều cao khoảng 3 - 4 m, có vỏ mỏng, trơn nhẵn, sẽ tróc ra thành từng mảnh khi cây về già. Cành non của cây có tiết diện hình vuông, lông mềm, cành có hình trụ nhẵn khi về già.
Lá cây mọc đối nhau, hình trái xoan hoặc đôi khi hình trứng, dài từ 9 - 11 cm, rộng từ 3 - 6 cm, gốc lá tròn, đầu lá tù hơi nhọn, mặt trên có màu lục sẫm, mặt dưới nhạt nổi rõ thành từng gân. Hoa ổi có màu trắng, thường mọc đơn lẻ hoặc tập trung thành 2 - 3 cái ở kẽ lá, trên cuống lá có nhiều lông mịn, đài nhỏ có ống 4 - 5 răng không đều, tràng gồm 5 cánh dày, có lông mịn, nhị rất nhiều, mùa ra hoa ổi thường rơi vào khoảng tháng 3 - 4. Quả khi chín thì mọng, có hình cầu hoặc hình trứng, ruột thường là màu trắng hoặc vàng, hạt rất nhiều, có hình bầu dục, mùa quả thường rơi vào khoảng tháng 8 – 9 (Bích, 2008). Ổi là một loại cây sinh sống trong vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới – chúng sinh trưởng tốt trong điều kiện có ánh sáng tốt.
Sự phát triển bị giới hạn trong khoảng nhiệt độ từ 15 – 45oC, cây sinh trưởng tối ưu trong khoảng nhiệt độ tối ưu từ 23 – 28oC. Ở Việt Nam thường có khí hậu ẩm, sương mù nhiều dẫn đến cây sinh trưởng – phát triển và ra hoa kém, mặc dù ổi là loại cây chịu hạn tốt (Bàng Nghiêm, 2021).3 Các giống ổi Ở Việt Nam, ổi là loại trái cây phổ biến và dễ tiếp cận đến người tiêu dùng, chúng có mặt ở khắp các địa phương, cả vùng đồng bằng lẫn miền núi, trừ vùng cao trên 1500m. Có khoảng từ 5 - 10 giống ổi các loại khác nhau như: ổi Bo, ổi xá lị nghệ, ổi sẻ, ổi mỡ, ổi đào, ổi ruột hồng (da láng, da sần) … Gần đây còn có một số giống cây ổi mới không hạt như là ổi không hạt Đài Loan, ổi không hạt Thái Lan, ổi không hạt Mã Lai (Bàng Nghiêm, 2021). Dưới đây là một số giống ổi phổ biến ở Việt Nam: Bảng 2.
Một số giống ổi phổ biến ở Việt Nam và đặc điểm của chúng (Monique S. Simmonds và cộng sự, 2015) Tên giống Đặc điểm của giống Cây sinh trưởng mạnh, năng suất cao, có hình quả lê, thịt quả Xá lị nghệ trắng, giòn, mùi thơm và vị ngon. Lớp vỏ sần và lõi quả có hạt cứng (tỷ lệ thịt quả < 77%). Cây sinh trưởng mạnh, năng suất cao, có hình quả lê, bề mặt láng, thịt quả hồng đỏ, khá giòn, mùi thơm và vị khá ngon đôi Ruột hồng da láng khi có vị chát.
Lõi quả có hạt cứng (tỷ lệ thịt quả < 69%). Cây sinh trưởng khá mạnh, năng suất cao, có hình cầu, bề mặt láng, thịt quả trắng, giòn, mùi thơm và vị rất ngon.