2.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở nước ta, các nghiên cứu về cây tía tô tập trung vào tinh dầu và công nghệ trích ly tinh dầu là chủ yếu. Ngoài ra, các nghiên cứu về dịch chiết lá tía tô cũng như ứng dụng dịch chiết để sản xuất đồ uống cũng đang được quan tâm nghiên cứu trong những năm gần đây.
Năm 1999, Trần Hữu Anh đã nghiên cứu ba phương pháp thu nhận tinh dầu từ lá và hoa của cây tía tô là phương pháp chưng cất hơi nước cổ điển, phương pháp chưng cất có sự tham gia của lò vi sóng có thêm nước và phương pháp chưng cất có sự tham gia của lò vi sóng không thêm nước. Trong nghiên cứu này, tác giả đã đưa ra được các điều kiện tối ưu để trích ly cũng như so sánh hàm lượng, thành phần hoá học và chỉ tiêu hoá lý của tinh dầu thu được từ các phương pháp khác nhau [1].
Năm 2010, Trần Hoàng Quyên đã nghiên cứu quy trình công nghệ tách chiết, thu hồi và cô đặc dịch chiết lá tía tô để sản xuất chế phẩm giàu axit rosmarinic nhằm ứng dụng trong đồ uống chức năng có tác dụng kháng khuẩn, chống oxy hóa và ngừa ung thư. Kết quảđã tạo được dịch chiết có hương vịđặc trưng của lá tía tô, màu đỏ, độ hấp thụ ánh sáng ≥ 1 (đo tại λ = 524 nm). Bên cạnh đó, đã có bước đầu thăm dò thị hiếu thịtrường về sản phẩm đồ uống từ tía tô [19].
Năm 2014, Nguyễn Thị Hoàng Lan và cộng sự đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu từ lá tía tô. Nghiên cứu đã xác định được các thông số kỹ thuật để nâng cao hiệu suất trích ly và chất lượng tinh dầu đồng thời xác định thành phần tinh dầu bằng phương pháp sắc kí khí nối ghép khối phổ GC-MS [9].
Năm 2015, Nguyễn Thị Hoàng Lan và cộng sự công bố nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của tinh dầu tía tô nguyên chất và tinh dầu 5%, đồng thời xác định giá trị MIC của tinh dầu tía tô đối với một số chủng vi khuẩn Gram dương và Gram âm. Trong đó, tác động của tinh dầu tía tô đối với vi khuẩn Gram dương rõ ràng hơn so với Gram âm. Nồng độ tinh dầu tối thiểu ức chế sự phát triển của các loại vi khuẩn E. coli, Salmonella, P. fluorescens, B. cereus, B. subtilis, S. aureus, S. feacium nằm trong dãy nồng độ từ 1,024 - 4,096 µg/ml [10].
Năm 2016, Nguyễn Thị Hoàng Lan cùng các cộng sự đã nghiên cứu khả năng sử dụng tinh dầu tía tô trong bảo quản thịt lợn. Kết quả cho thấy tinh dầu lá tía tô có thể kéo dài thời gian bảo quản thịt lợn tươi trong điều kiện nhiệt độ 50C là 06 ngày ở nồng độ xử lý 1% và 09 ngày ở nồng độ xử lý 2%. Điều này chỉ ra rằng tinh dầu lá tía tô có khả năng chống oxy hóa và kháng khuẩn quan trọng trong việc kéo dài thời gian bảo quản của thịt lợn tươi. Xử lý tinh dầu tía tô 1% ảnh hưởng ít hơn đến màu và mùi của thịt lợn so với nồng độ 2% [11].
2.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Trong thành phần của tía tô, các hợp chất bay hơi cũng như hàm lượng tinh dầu rất cao và có những công dụng tuyệt vời, vì vậy nó là nội dung được quan tâm nghiên cứu trong suốt những năm vừa qua. Trong đó, những nghiên cứu tập trung chủ yếu vào thành phần hóa học và công dụng của những hợp chất trong tía tô như hợp chất kháng khuẩn, chống oxi hóa, sản xuất dịch chiết và tinh dầu từ tía tô tuy nhiên nghiên cứu về sản xuất nước giải khát từ lá tía tô còn hạn chế.
Năm 2000, Liu Xiaoquing và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu dịch chiết được trích ly từ lá tía tô có khả năng kháng khuẩn và kháng nấm. Dịch chiết trích ly bởi alcohol cho tác dụng ức chế sự phát triển của một số nấm và vi khuẩn. Đặc biệt là tác dụng của Perilla frutescens (L.) Britton đến Candida albicans và Pseudomonas aerugmosa và tác dụng của Perilla frutescens (L.) Britton var. Crispa (Thunb.)
Decaane đến Pseudomonas aerugmosa [37].
Năm 2010, Hisashi Kishi và cộng sự, đã nghiên cứu tác dụng chống bệnh tiểu đường được thử nghiệm trên chuột. Theo đó, những con chuột được tiêm tinh dầu tía tô trong vòng 6 tuần, kết quả cho thấy rằng nồng độđường trong máu giảm đáng kể, cải thiện khả năng dung nạp glucose, cũng như nồng độ insulin huyết thanh cao hơn đáng kể. Tất cả các triệu chứng về bệnh tiểu đường được giảm đi nhanh chóng [35].
Năm 2016, Xingchen Zhao và cộng sự, đã nghiên cứu thành công việc kết hợp giữa nisin và tinh dầu tía tô để kháng lại vi khuẩn L. monocytogenes và S. aureus trong sữa. Kết quả cho thấy nisin cùng với tinh dầu tía tô đã tác dụng lên vách tế bào và màng tế bào của vi khuẩn như một tác nhân kháng khuẩn, ức chế sựtăng trưởng của vi khuẩn, trên 60% vi khuẩn L. monocytogenes và S. aureus đã bịức chếđáng kể. Nghiên cứu này có thểứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp để kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn tác động xấu đến sữa gây hại cho sức khỏe con người [51].
Năm 2017, Jung-Soo Baea và cộng sự, đã nghiên cứu tác dụng của chiết xuất từ lá tía tô có khảnăng chống lại bức xạ cực tím trên tế bào da ởngười và ở chuột không có lông được chiếu tia UV. Kết quả cho thấy trong mô hình chiếu xạ thử nghiệm trên động vật, dịch chiết tía tô đã làm giảm đáng kể biểu bì da chết gây ra bởi tia UV. Nghiên cứu đã kết luận chiết xuất từ lá tía tô có tác dụng bảo vệ da chống lại tác hại bức xạ do tia UV gây ra và tía tô có thể xem nhân tố có tiềm năng để phòng ngừa lão hóa da [33].
2.3. GIỚI THIỆU HỢP CHẤT POLYPHENOL 2.3.1. Khái niệm 2.3.1. Khái niệm
Phenol là những hợp chất vòng hữu cơ có chứa một vài hoặc nhiều nhóm hydroxyl trong nhân benzen. Các hợp chất phenol thực vật thường tồn tại ở 02 dạng: monome - gọi là polyhydroxylphenol (trong phân tử có nhóm hydroxyl đính trực tiếp với nhân benzen) và polyme – gọi là các polyphenol (nhiều monome gắn với nhau).
2.3.2. Phân loại
Dựa vào bộ khung carbon, các hợp chất phenol được chia ra làm 03 nhóm chính: - Nhóm hợp chất C6 -C1 bao gồm các acid hydroxybenzoic, protocatechic, acid galic.
- Nhóm hợp chất C6 – C3 bao gồm các acid hydrocinnamic, acid caffeic.
- Nhóm hợp chất C6 – C3 – C6 bao gồm các catechin, leucoanthocyanin, anthocyanin, flavanon, flavon và flavonon là những hợp chất nguyên thủy có màu. Catechin, leucoanthocyanin là những hợp chất không màu, dễ dàng bịoxy hóa để cho sản phẩm có màu khác nhau
Một sốnhóm cơ bản của các hợp chất phenol
- Flavonoids là polyphenol nhiều nhất trong chế độ ăn của con người. Flavonoids chủ yếu được chia thành: anthocyanins, dẫn xuất glycosylated của anthocyanin, có trong hoa nhiều màu sắc và hoa quả; anthoxanthins là một nhóm các hợp chất không màu được chia trong một số loại khác nhau, bao gồm flavon, flavans, flavonol, flavanol, isoflavones và họ glycosides. Trong đó, anthocyanin là mối quan tâm đặc biệt cho ngành công nghiệp màu thực phẩm, do khả năng truyền đạt màu sắc sống động của chúng. Có vai trò trong việc chữa các bệnh như cao huyết áp, sốt, rối loạn gan, kiết lỵ và tiêu chảy, các vấn đề tiết niệu và cảm lạnh thông thường [40], [48].
- Lignin: các phenol polymer khu trú ở các vách tế bào thực vật, có vai trò chất liên kết với cellulose làm cho thân và cành cây trở nên cứng rắn và là chất đặc trưng của các cây có gỗ. Lignin chiếm một lượng đáng kể, có đến 30% trọng lượng các chất hữu cơ trong cây [43].
- Tannin: là những hợp chất polyphenol hòa tan trong nước có vị chát, có tính thuộc da làm kết tủa protein và alcaloid từ dung dịch loãng. Tannin thiên nhiên đều là hỗn hợp của gallic acid và digallic acid ở dạng tự do cũng như dạng kết hợp với glucose. Tannin là polyphenol đôi khi được gọi là polyphenol thực vật. Các tannin đặc trưng phân biệt từ các loại polyphenol thực vật khác về tính chất cơ bản của các
hình thức: liên kết vào các protein, sắc tố, các ion kim loại và cũng như hoạt tính chống oxy hóa,… [43].
- Stibenes : Stibenes có cấu trúc đặc trưng bởi sự hiện diện của một hạt nhân 1,2-diphenylethylene với nhóm hydroxyl thay thế gắn trên các vòng thơm và tồn tại dưới dạng các monome hoặc oligomer. Stilben là một hợp chất không màu tương đối trơ thực tếkhông tan trong nước [43].
2.3.3. Vai trò của hợp chất polyphenol
2.3.3.1. Vai trò đối với thực vật
- Tạo màu cho thực vật: Sự có mặt của anthocyanin mang lại màu tím cho quả sim, quảnho, màu đỏ cho dâu tây, cho táo và một số gang màu trung gian của một số loại hoa. Bên cạnh đó, flavonoid cũng đóng vai trò tạo màu sắc hấp dẫn cho cây, trên cơ sởđó góp phần thụ phấn cho cây, phát triển hoa quả, thúc đẩy sự sinh tồn của cây.
- Bảo vệ thực vật trước tia cực tím, chống lại sự oxy hóa, bảo vệ thực vật trước sự tấn công của vi sinh vật gây hại, ức chế nấm…. [3].
2.3.3.2. Vai trò của polyphenol với các sản phẩm thực phẩm
Các hợp chất phenol là những chất hoạt động giữ vai trò chủđạo quyết định đến hương vị, màu sắc của nhiều sản phẩm thực phẩm. Ở một mức độ nhất định, chúng tham gia vào các quá trình tạo ra các cấu tửthơm mới, tạo nên mùi thơm đặc biệt cho sản phẩm. Ngoài ra, polyphenol là chất bảo quản tựnhiên không gây độc hại cho các sản phẩm thực phẩm.
2.3.3.3. Vai trò của polyphenol với sức khỏe con người
- Các hợp chất phenol có khảnăng chống oxy hóa mạnh do đó giúp cơ thểngăn ngừa stress oxy hóa, ngăn ngừa các bệnh ung thư, tim mạch, các bệnh về mắt, bệnh lão hóa sớm. Polyphenol có tác dụng chống ung thư thông qua một loạt các cơ chế bao gồm loại bỏcác tác nhân gây ung thư, kìm hãm sự phát tín hiệu của tếbào ung thư và chu trình phát triển tế bào và kìm hãm các hoạt động enzyme.
- Các nhà khoa học đặt vấn đề dùng các “chất chống oxy hóa ngoại sinh” với mục đích phòng ngừa nâng cao sức khỏe, chống lão hóa. Các chất chống oxy hóa ngoại sinh đó được xác định là vitamin A, vitamin C, các carotenoid, các hợp chất phenolic. Trong trà xanh, những chất polyphenol có vai trò quan trọng trong việc phòng chống bệnh ung thư. Chất chống oxy hóa EGCG (epigallotechin gallate) có công dụng ngăn ngừa các enzyme kích hoạt sự sao chép nhân bản ở tế bào.
- Catechin hợp chất tạo ra vị đắng của trà xanh có công dụng hữu hiệu trong việc tiêu diệt hầu hết những loại vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm và giải trừ luôn những độc tố do vi khuẩn tiết ra. Catechin thường được dùng phối hợp với vitamin
E trong dự phòng điều trị chảy máu cấp và còn có tác động đến các biểu hiện lâm sàng khác của bệnh nhân như giảm bớt sốt, giảm nhiễm độc, giảm rối loạn hoạt động của hệ tim mạch. Catechin làm tăng cường hoạt động của lách và gan.
- Flavonoid có tác dụng tích cực đối với việc phòng chống và điều trị nhiều loại ung thư khác nhau, cụ thể là: buồng trứng, ruột kết, phổi, thanh quản, tuyến tiền liệt, tuyến tụy, thực quản, vú, bệnh bạch cầu, ung thư tế bào thận và ung thư biểu mô tế bào gan. Hợp chất flavonoid trong trà xanh, trà đen và một số loại rau, táo, hành, nho có khảnăng ngăn ngừa cholesterol xấu, chống tụ máu, chống xơ cứng động mạch.
- Phenolic được coi là hợp chất chống oxy hóa mạnh mẽ trong ống nghiệm và được chứng minh là chất chống oxy hóa mạnh hơn vitamin C, vitamin E và carotenoids.
- Tannin có khả năng bình thường hóa hoạt động của hệ vi khuẩn có ích trong ruột, ngăn ngừa quá trình thối rữa, sinh hơi và các rối loạn khác làm cản trở hoạt động của ruột [43], [52].
2.4. TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY
2.4.1. Khái niệm
Trích ly là quá trình tách hoàn toàn hay một phần chất tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất lỏng khác còn gọi là dung môi. Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất lỏng bằng một chất lỏng khác gọi là trích ly lỏng - lỏng. Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất rắn bằng một chất lỏng thì gọi là trích ly rắn - lỏng.
2.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết [8]
2.4.2.1. Loại dung môi
Một số yếu tố ảnh hưởng đến dung môi trích ly là độ phân cực, độ nhớt và sức căng bề mặt. Dung môi ít phân cực dễ hoà tan chất không phân cực và khó hoà tan các chất chứa nhiều nhóm phân cực và ngược lại. Độ nhớt dung môi càng thấp và sức căng bề mặt càng nhỏ càng dễ dàng thấm vào dược liệu, tạo điều kiện cho quá trình chiết suất.
2.4.2.2. Nồng độ trích ly
Trong quá trình trích ly, các chất hoà tan trong nguyên liệu sẽ khuếch tán và đi vào dung môi. Điều này xảy ra do sự chênh lệch nồng độ giữa pha lỏng (dung môi) và pha chứa chất cần phân tán. Khi tỉ lệ nguyên liệu cho vào dung môi càng cao, lượng chất khuếch tán càng nhiều, dung môi càng chứa nhiều chất chiết từ nguyên liệu. Nhưng nếu lượng nguyên liệu cho vào quá lớn, dung môi không đủđể trích ly kiệt sẽ gây nên sự tổn thất do không thể tách hết các chất trong nguyên liệu.
2.4.2.3. Độ mịn của nguyên liệu
Để quá trình trích ly diễn ra hiệu quả, nguyên liệu cần được làm nhỏ. Dung môi sẽ dễ dàng thấm vào nguyên liệu và hoà tan các chất. Quá trình trích ly cần chú ý đến kích thước của nguyên liệu. Nếu kích thước nguyên liệu quá thô, dung môi sẽ khó thấm ướt, các chất trong nguyên liệu sẽ khó hoà tan vào dung môi. Khi tăng độ mịn của nguyên liệu, lượng chất khuếch tán vào dung môi sẽ tăng lên, quá trình trích ly diễn ra nhanh và triệt đểhơn. Tuy nhiên, nguyên liệu sử dụng cũng không nên xay quá mịn, quá trình trích ly sẽ diễn ra chậm do sự vón cục nguyên liệu. Bên cạnh đó, các tạp chất cũng sẽ khuếch tán ra nhiều hơn vào dung môi. Dịch chiết thu được chứa nhiều tạp chất và khó lọc.
2.4.2.4. Nhiệt độ
Nhiệt độ là một trong những yếu tố quyết định khả năng trích ly. Nó có liên quan đến sự khuếch tán của các hợp chất tan cũng như độ nhớt của dung môi. Khi nhiệt độ thấp, quá trình khuếch tán giữa dung môi và các chất trong nguyên liệu diễn ra chậm, làm giảm hiệu quả trích ly. Ngược lại, khi tăng nhiệt độ, hệ số khuếch tán tăng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trích ly. Tuy nhiên, nếu nhiệt độtăng lên quá cao sẽcó nguy cơ phá huỷ các hoạt chất có trong nguyên liệu.
2.4.2.5. Thời gian
Khi bắt đầu quá trình chiết, các chất có phân tử lượng nhỏ sẽđược hoà tan và khuếch tán vào dung môi trước. Các chất có phân tửlượng lớn sẽ khuếch tán vào sau. Nếu thời gian chiết quá ngắn sẽ không thể trích ly được hết các hoạt chất cần thiết, nhưng nếu thời gian chiết kéo dài, dịch chiết sẽ lẫn nhiều tạp chất. Đặc biệt, trong quá trình chiết kết hợp nhiệt độ cao và thời gian dài, một số chất trong nguyên liệu có thể bịbay hơi. Vì vậy, cần lựa chọn thời gian trích ly phù hợp với từng nguyên liệu, dung môi, phương pháp trích ly,…
2.4.2.6. Khuấy trộn
Khuấy trộn có tác dụng thúc đẩy quá trình khuếch tán các chất tan từ trong nguyên liệu vào dung môi. Quá trình khuếch tán xảy ra do sự chênh lệch nồng độ chất tan giữa hai pha. Việc khuấy trộn sẽ tăng quá trình khuếch tán bằng cách di chuyển lớp