CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung: 1. Mô tả thực vật – Phân bố sinh thái: Ớt là loại cây phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới, được sử dụng rộng rãi làm chất tạo hương vị trong thực phẩm, chất tạo màu,… Tên khoa học của ớt là Capsaicum annuum L., thuộc họ cà Solanaceae. Nhiều bằng chứng khảo cổ cho thấy ớt đã xuất hiện ở khu vực Nam Mỹ 6000 năm trước.
Năm loại ớt đáng chú ý nhất là C. annuum ở Mexico hay miền bắc Trung Mỹ, C. frutescens ở vùng biển Caribe, C. chinense ở phía nam Amazon và C.
pubescens ở miền nam Andes [1]. Ớt là cây thân thảo mọc hàng năm ở các nước ôn đới, sống lâu năm và thân dưới hóa gỗ ở những nước nhiệt đới. Cây có rất nhiều cành, nhẵn. Lá mọc so le, hình thuôn dài, đầu nhọn, phía cuống cũng thuôn hẹp, có cuống, phiến lá dài 2 – 4 cm, rộng 1,5 – 2 cm.
Hoa mọc đơn độc ở kẽ lá. Quả ớt có nhiều tên gọi khác nhau như lạt tiêu, lạt tử, ngưu giác tiêu, hải tiêu,… Quả ớt mọc rũ xuống đất hay chỉ lên trời, hình dáng thay đổi khác nhau, khi thì tròn, khi thì dài, màu vàng hay đỏ. Độ cay của mỗi loại ớt cũng khác nhau. Cây ớt phát triển tốt ở đất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước.
Hạt ớt nảy mầm ở 25 – 50oC, dưới 10oC hạt không mọc được. Thời kỳ cây ra hoa cần nhiệt độ khoảng 15 – 20oC và nhiều ánh sáng. Cây ớt có khả năng chịu hạn cao nhưng không chịu được úng. Nếu độ ẩm lớn hơn 80% bộ rễ sẽ kém phát triển khiến cây còi cọc.
Do có hương vị đặc trưng nên ớt được sử dụng làm gia vị trong bữa ăn hàng ngày. Bên cạnh đó, ớt còn là một vị thuốc quý trong y học cổ truyền có thể chữa được nhiều bệnh rất hữu hiệu. Ớt là vị thuốc giúp tiêu hóa tốt, giúp ăn ngon chóng tiêu. Ớt còn được dùng ngoài như một vị thuốc gây đỏ, kích thích tại chỗ với những trường hợp đau nhức do phong thấp, đau khớp, đau lưng [2].
3 Trong y học hiện đại, ớt cũng có nhiều lợi ích cho sức khỏe con người. Ớt giúp ngăn ngừa bệnh tim do chứa một số hoạt chất giúp máu lưu thông tốt, tránh được tình trạng đông vón tiểu cầu dễ gây tai biến tim mạch. Ớt còn có tác dụng ngăn ngừa tình trạng huyết áp tăng cao. Trong quả ớt còn chứa nhiều loại vitamin như vitamin C, B1, B2, acid citric, acid malic, -carotene.
Ở Việt Nam, ớt là một loại cây gia vị có giá trị kinh tế cao, được trồng chủ yếu ở các tỉnh miền Trung và Nam bộ như Quỳnh Phụ (Thái Bình) với diện tích 1200 ha, Đại Lộc (Quảng Nam), Phù Mỹ (Bình Định), Phù Cát (Bình Định), Bố Trạch (Quảng Bình), Châu Đốc (An Giang). Gần đây, một số tỉnh vùng đồng bằng sông Hồng đã bắt đầu trồng ớt với diện tích lớn nhằm cung cấp nguồn nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất mặt hàng thực phẩm. Các sản phẩm này được đưa ra thị trường tiêu thụ hoặc xuất khẩu mang lại lợi nhuận cao.2: Một số gia vị từ ớt. Thành phần hóa học: Trong ớt có những chất chủ yếu sau đây [2]: - Capsicain (C18H27NO3) là một ankaloid chiếm khoảng 0,05 – 2%, phần lớn tập trung ở biểu bì và giá noãn.
Capsicain nóng chảy có 65oC, khi nhiệt độ cao nó bốc hơi kích ứng mạnh gây hắt hơi. - Capsaicin là chất gây đỏ, nóng, trạng thái dầu lỏng xuất hiện khi quả chín. Capsaicin chiếm tỉ lệ khoảng 0,01% ở những ớt thường và chiếm đến 0,1% ở loại ớt paprika. - Vitamin C chiếm tỉ lệ khoảng 0,8 – 1% trong ớt Việt Nam.
Một số loại ớt ở châu Phi, Hungari hàm lượng vitamin C có thể lên đến 1,17%, 2,66% và 4,98%. - Ngoài ra trong ớt còn có chất khác như capsanthin, vitamin B1, B2, acid citric, acid malic. Capsaicin: Capsaicinoid là một họ các hợp chất thiên nhiên được trích ly từ ớt, được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm tiêu dùng, chế phẩm dược liệu và dược phẩm. Tùy theo mỗi loại ớt mà hàm lượng capsaicinoid dao động khoảng 0,003 – 1% tổng khối lượng [3].
Trong đó, capsaicin chiếm khoảng 69%, dihydrocapsaicin chiếm khoảng 22%, nordihydrocapsaicin chiếm khoảng 7%, homocapsaicin khoảng 1% và homodihydrocapsaicin khoảng 1% [4]. Các hợp chất thuộc capsaicinoid chỉ khác nhau về nhóm R liên kết với nhóm cacbonyl trên cấu trúc khung chính ở hình 1.3: Cấu trúc khung capsaicinoid [3].1: Cấu trúc mạch R liên kết với khung capsaicinoid [3] Ký Tên Danh pháp Cấu trúc hiệu Trans-8-methyl- Capsaicin N-vanillyl-6- C nonenamide 8-methyl-N- Dihydrocapsaicin DHC nonenamide 7-methyl-N- Nordihydrocapsaicin n-DHC vanillyl-octamide Trans-7-methyl- Norcapsaicin N-vanillyl-5- n-C octamide Trans-9-methyl- N-vanillyl-7- Homocapsaicin h-C Homodihydrocap saicin decamide 9-methyl-N- Homodihydrocapsaicin vanillyl- h-DHC decamide Capsaicin là chất rắn màu trắng, không mùi, nóng chảy ở 62 – 65oC, vị cay nồng, tan trong cồn và chất béo, khối lượng phân tử 305,4 đvC. Cấu trúc capsaicin gồm một vòng benzene và một mạch dài cacbon kỵ nước với một nhóm amide phân cực [5]. Capsaicinoid, đặc biệt là capsaicin đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm [6], [7].
Capsaicin được sử dụng điều trị hen suyển, ho, đau họng, giảm đau răng, viêm thấp khớp [8]. Capsaicin còn là chất kháng oxi hóa, thúc đẩy quá trình chuyển hóa năng lượng , ngăn chặn sự tích tụ chất béo và là chất chống viêm [3].4: Cấu trúc phân tử capsaicin. Một số ứng dụng capsaicin [9]: + Thực phẩm: Do có mùi và hương vị đặc trưng nên capsaicin được dùng làm gia vị thực phẩm. Ở một số nước, việc dùng ớt được xem như một bản sắc văn hóa.
Ớt tác động lên tuyến nước bọt kích thích khả năng thèm ăn của con người. Ngoài ra, ớt còn chứa một số chất dinh dưỡng như pro-vitamins A, E, B1 (thiamine), B2 (riboflavin), và B3 (niacin). + Tác dụng sinh lý và dược lý: Bên cạnh ứng dụng trong thực phẩm, ớt còn có tác dụng dược lý và dùng làm dược liệu. Một số giống ớt khác nhau có khả năng gây kích ứng được sử dụng làm thuốc chữa một số căn bệnh ở Mexico và một phần đông Phi.
Các chế phẩm khác đã được dùng chữa thông thường như cảm lạnh, sốt, rối loạn tiêu hóa, đau dạ dày,… Ngoài ra, capsaicinoid còn có nhiều tác động sinh học đến sức khỏe con người. Capsaicin là một chất chống oxi hóa, chống gây đột biến và là chất chống viêm. Chúng được sử dụng làm chất giảm đau, kích thích tim mạch và hệ hô hấp, chất kháng khuẩn. Ngoài ra capsaicin còn được dùng làm thuốc trừ sâu trong nông nghiệp.5: Một số ứng dụng capsaicin trong dược phẩm.
7 Ớt có chứa capsaicin với hàm lượng cao, do đó nó là nguồn nguyên liệu được sử dụng rộng rãi để chiết xuất capsaicin [10]. Cùng với các ưu điểm nêu trên, nhiều nghiên cứu được thực hiện so sánh, đánh giá hàm lượng capsaicinoid cũng như capsaicin trong nhiều loại ớt khác nhau. Bên cạnh đó, một số loại dung môi và phương pháp trích ly được thực hiện với mục đích thu hồi lượng capsaicin này ứng dụng trong thực phẩm và dược phẩm. Công trình nghiên cứu trong và ngoài nước: 1.
Nghiên cứu trong nước: Năm 2005, PGS.TS Phan Thị Sửu cùng cộng sự [11] nghiên cứu đưa ra ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến quá trình trích ly nhựa dầu ớt. Nhóm nghiên cứu khảo sát lựa chọn dung môi (hoặc hệ dung môi) thích hợp gồm: Ete petrol, acetone, n-hexane, methanol, ethyl axetate, etylic 95%, etylic 95% + nước (tỉ lệ 2:1), acetone + nước (tỉ lệ 2:1), metanol + nước (tỉ lệ 2:1), metanol + etyl axetat (tỉ lệ 1:1). Kết quả cho thấy ethanol và methanol cho hiệu suất trích ly cao nhất, được thể thiện ở bảng 1.2: Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất thu hồi nhựa dầu ớt Lượng nhựa Hiệu suất trích ly nhựa dầu ớt (%) Dung môi dầu thu Theo lượng ND Theo chất khô được (g) trong NL Ete petrol 2,43 2,59 38,08 acetone 2,62 2,79 41,03 n-hexane 2,31 2,46 36,17 methanol 3,39 3,60 52,94 ethyl acetate 2,57 2,73 40,15 etylic 95% 3,33 3,54 52,06 etylic 95% + nước (2:1) 3,02 3,21 47,21 acetone + nước (2:1) 2,54 2,70 39,71 methanol + nước (2:1) 3,11 3,31 48,68 metanol + ethyl acetate (1:1) 3,06 3,26 47,84 8 Sau đó, nhóm nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất thu nhận dầu ớt. Lượng dầu ớt trích được tăng lên khi tăng lượng dung môi sử dụng.
Tác giả khảo sát khoảng tỉ lệ từ 1/8 đến 1/14. Kết quả ở bảng 1.3 cho thấy tỉ lệ nguyên liệu/dung môi vượt qua 1/11 lượng dầu ớt thay đổi không đáng kể.3: Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất thu hồi dầu ớt Hiệu suất trích ly nhựa dầu ớt (%) Tỉ lệ Lượng nhựa Theo lượng ND Nguyên liệu/dung môi dầu thu được (g) Theo chất khô trong NL 1/8 3,24 3,45 50,69 1/9 3,61 3,84 56,48 1/10 3,83 4,07 59,86 1/11 3,98 4,23 62,27 1/12 4,01 4,27 62,73 1/14 4,03 4,29 63,05 Nhóm nghiên cứu tiến hành trích ly dầu ớt bằng nhiều phương pháp khác nhau: trích ly tĩnh, trích ly động (có khuấy trộn), trích ly bằng thiết bị siêu âm và trích ly Soxhlet. Phương pháp trích ly động (có khuấy trộn dung môi) cho hiệu suất thu hồi dầu cao (6,21 g) với thời gian trích ly ngắn, thiết bị đơn giản nên nhóm nghiên cứu đề xuất đây là phương pháp thích hợp với sản xuất quy mô lớn. Ngoài ra, nhiệt độ cũng là một trong các yếu tố ảnh hưởng đến lượng dầu ớt thu được.
Hiệu quả trích ly dầu ớt tăng khi tăng nhiệt độ. Hiệu suất thu hồi dầu cao nhất ở 80oC (6,23g), kết quả được thể hiện ở bảng 1.4: Ảnh hưởng của phương pháp trích ly đến hiệu suất trích ly nhựa dầu ớt Hiệu suất trích ly nhựa dầu ớt (%) Phương Thời gian Lượng nhựa dầu trích ly Theo lượng pháp trích ly thu được (g) Theo chất khô (giờ) ND trong NL 12 2,05 2,18 32,06 Tĩnh 36 4,16 4,43 65,15 9 5,75 6,12 89,96 Động 12 6,21 6,61 97,15 9 5,96 6,34 93,24 Siêu âm 12 6,23 6,62 97,38 9 5,67 6,03 88,68 Soxhlet 12 5,92 6,30 92,62 15 6,07 6,45 94,85 Bảng 1.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly dầu ớt Hiệu suất trích ly nhựa dầu ớt (%) Nhiệt độ trích ly Lượng nhựa dầu Theo lượng ND (oC) thu được (g) Theo chất khô trong NL 30 4,19 4,46 65,55 40 4,67 4,96 71,01 50 5,08 5,40 79,41 60 5,52 5,88 86,48 70 6,14 6,54 96,12 80 6,23 6,63 97,47 1. Nghiên cứu ngoài nước: Thành phần hóa học và hàm lượng capsaicinoid tổng được Wesołowska và cộng sự [12] nghiên cứu xác định trên 2 loại ớt “Adorno” và “Etna” (Capsicum annuum L. Capsaicinoid được trích từ ớt sấy khô với dung môi acetone và hexane, sau đó phân tích bằng GC-MS.