CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về đông trùng hạ thảo
1.1.2. Nguồn gốc hình thành
Đông trùng hạ thảo là hiện tượng loài sâu thuộc chi Hepialus trong tổng Họ Lepidoptera (Cánh bướm) bị kí sinh bởi một loài nấm túi có tên khoa học là Cordyceps sinensis (Berk.) thuộc tổng Họ Ascomycetes (Nang Khuẩn). Thường gặp nhất là sâu non của loài Hepialus Fabricius hoặc Hepialus Armoricanus. Ngoài ra còn 40 loài khác thuộc chi Hepialus c ng có thể bị Cordyceps sinensis ký sinh. Các loài nấm này phân bố rộng ở châu Á và châu Úc với trung tâm đa dạng là vùng Đông Á, đó là các vùng cao nguyên cao hơn mặt biển từ 4000 đến 5000 m như: Tây Tạng, Tứ Xuyên, Thanh Hi, Cam Túc, Vân Nam.
Chu trình sống của Cordyceps:
Cordyceps thuộc họ nấm, nó ký sinh trên thân của côn trùng. Mùa Đông, nấm ký sinh vào côn trùng, phát triển thành hệ sợi nấm (đây là giai đoạn vô tính), sử dụng nguồn dinh dưỡng từ cơ thể côn trùng và giết chết côn trùng.
Mùa hạ, sợi nấm vô tính chuyển sang giai đoạn hữu tính, hình thành cây nấm là cơ quan chứa bào tử vô tính và nhú lên khỏi mặt đất nhưng gốc vẫn dính liền vào thân sâu.
1.1.3. Mô tả
Chi nấm Cordyceps có tới hơn 600 loài khác nhau. Tuy nhiên cho đến nay người ta mới chỉ nghiên cứu nhiều nhất được về 2 loài Cordyceps sinensis và Cordyceps militaris. Từ năm 1964, chỉ có loại Cordyceps sinensis được coi là dược liệu có trong dược điển C. sinensis.
Đông trùng hạ thảo khi còn sống, người ta có thể trông rõ hình con sâu, với đuôi là một cành nhỏ, mọc lá. Khi sấy khô, nó có mùi tanh như cá, đốt lên có mùi thơm. Phần "lá" hình dạng giống ngón tay, dài khoảng 4 - 11cm do sợi nấm mọc dính liền vào đầu sâu non mà thành. Đầu sâu non giống như con t m, dài chừng 3-5 cm, đường kính khoảng 0,3 - 0,8 cm. Bên ngoài có màu vàng sẫm hoặc nâu vàng với khoảng 20-30 v n khía, v n khía ở gần đầu nhỏ hơn. Phần đầu có màu nâu đỏ, đuôi giống như đuôi con t m, có tất cả 8 cặp chân, nhưng 4 đôi ở giữa là rõ nhất. Chất đệm nấm hình que cong mọc ra từ mình sâu non, dài hơn sâu non một chút. Sâu non dễ bẻ gãy, ruột bên trong căng đầy, màu trắng hơi vàng; chất đệm nấm khá dai và bên trong ruột hơi rỗng, có màu trắng ngà.[1]
1.1.4. Thành phần
Các phân tích hoá học cho thấy trong sinh khối (biomass) của đông trùng hạ thảo có 17 đến 19 loại acid amin khác nhau, có D-mannitol, có lipid, có nhiều nguyên tố vi lượng (Na, K, Ca, Mg, Al, Mn, Cu, Zn, Bo, Fe... trong đó cao nhất là phospho). Quan trọng hơn là trong sinh khối đông trùng hạ thảo có nhiều chất hoạt động sinh học mà các nhà khoa học đang khám phá dần, nhờ tiến bộ của ngành hoá học các hợp chất tự nhiên. Nhiều hoạt chất trong đông trùng hạ thảo có giá trị dược liệu thần kỳ. Trong đó phải kể đến là cordiceptic acid, cordycepin, adenosine, hydroxyethyladenosine. Đáng chú ý hơn cả là nhóm hoạt chất HEAA ( Hydroxy-EthylAdenosine- Analogs). Đông trùng hạ thảo còn chứa nhiều loại vitamin (trong 100g đông trùng hạ thảo có 0,12 g vitamin B12; 19 mg vitamin A; 116,03 mg vitamin C, ngoài ra còn có vitamin B2 (riboflavin), vitamin E, vitamin K...), ngoài ra còn có khoảng 25 - 30 % protein, 8% chất béo và đường mannitol.
1.1.5. Ứng dụng của đông trùng hạ thảo
Đông trùng hạ thảo được dùng để điều trị ho, viêm phế quản mạn tính, bệnh ở thận, tiểu đêm, suy nhược sinh dục nam, thiếu máu, tăng cholesterol, rối loạn chức năng gan, mệt mỏi, ù tai, sụt cân.
Tăng chức năng hệ miễn dịch, tăng lực cho vận động viên, chống lão hoá sớm, cải thiện chức năng gan với người viêm gan siêu vi B.
Một số người dùng đông trùng hạ thảo như một “adaptogen” để tăng thể lực và chống mệt mỏi.
Trên hệ tim mạch: đông trùng hạ thảo tốt cho hoạt động của tim và mạch máu, điều hoà nhịp tim, hạ cholesterol máu, ức chế kết tụ tiểu cầu, có tác dụng chống viêm, cải thiện tuần hoàn bàng hệ.
Myriocin và thermozymocidin (1 acid amin không điển hình) ức chế hữu hiệu serine palmitoyltransferase, chất hình thành trong giai đoạn đầu của sự sinh tổng hợp sphingosin. Myriocin có tác dụng ức chế miễn dịch (immunosuppressant) gấp 10-100 lần cyclosporine.[2]
1.1.6. Nấm đông trùng hạ thảo - Phân loại và phát triển
Hiện nay, có khoảng 680 loài nấm thuộc chi Cordyceps.[3]
Hai loài nấm đông trùng hạ thảo được sử dụng lâu đời trong y học cổ truyền Trung Quốc là Cordyceps sinensis (tên khác: Ophiocordyceps sinensis) và Cordyceps militaris.
Hàng ngàn công trình nghiên cứu từ các trường đại học và các viện nghiên cứu đã được thực hiện từ rất lâu và chủ yếu tập trung vào hai loài đông trùng hạ thảo có giá trị dược liệu cao nói trên.
1.1.6.1. Cordyceps sinensis:
Cordyceps sinensis ( tên khác: Ophiocordyceps sinensis) là loài ký sinh trên ấu trùng côn trùng và phân bố chủ yếu ở Tibet, các vùng đồng cỏ ở Nepal, Bhutan và Bắc Ấn độ nơi có độ cao 3500-5000m so với mực nước biển.
Cordyceps sinensis đã được thị trường hóa dưới dạng chất bổ sung dinh dưỡng dưới sự kiếm soát của FDA, do nhu cầu của thị trường đối với đông trùng hạ thảo ngày càng tăng cao ở nhiều quốc gia.[4]
Tuy nhiên, do nhu cầu tăng của sản phẩm đã dẫn đến một tình trạng tất yếu đó là khai thác quá mức đông trùng hạ thảo ngoài tự nhiên, làm cạn kiệt nguồn tài nguyên của loài dược liệu quý này.
Trước tình trạng trên, cơ quan quản lý CITES (Convention on International Trade in Endangered Species) của Trung Quốc đã chính thức xếp loại loài nấm này danh mục các loài có nguy cơ tuyệt chủng (CITES Management Authority of China, 2012).
Nh m đáp ứng nhu cầu thị trường đang ngày càng tăng, các nhà nghiên cứu đã tìm cách nuôi cấy loài nấm này trong điều kiện nhân tạo và đến năm 1990, Cordyceps sinensis nuôi cấy nhân tạo đã được thị trường hóa rộng rãi trên thế giới.[5]
1.1.6.2. Cordyceps militaris
1.1.6.2.1 Đặc điểm
Cordyceps militaris dễ dàng hình thành quả thể trong môi trường nuôi cấy nhân tạo. Giá trị dược liệu cao, hoạt chất Cordycepin trong Cordyceps militaris cao hơn so với Cordyceps sinensis. Cordycepin được chứng minh là có khả năng kháng ung thư, kháng oxy hóa, kháng viêm, tăng cường hoạt động hệ miễn dịch, gan, thận… (Tuli và ctv. 2014).
Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện nh m tìm ra các đặc điểm về di truyền học, nhu cầu về dinh dưỡng và môi trường phát triển, các đặc tính dược liệu và sinh hóa của Cordyceps militaris.
Cordyceps militaris phân bố rộng rãi ở độ cao 0->2000m so với mực nước biển.[6] Cordyceps militaris có hình thái đa dạng và có khả năng thích nghi với nhiều loài kí chủ côn trùng. Các ký chủ thường gặp là ấu trùng và nhộng của các loài côn trùng thuộc bộ cánh vảy Lepidoptera.
Ngoài ra, có thể tìm thấy Cordyceps militaris ký sinh trên các loài côn trùng khác thuộc bộ cánh cứng Coleoptera, bộ cánh màng Hymenoptera, bộ cánh Diptera.
Kích thước quả thể Cordyceps militaris trong tự nhiên thường rất nhỏ, không đủ để đáp ứng nhu cầu thị trường.
Đặc điểm phân loại của Cordyceps militaris: Kimdom: Fungi Phylum: Ascomycota Sub-phylum: Ácomycotina Class: Ascomycetes/Pyrenomycetes Order: Hypocreales Familly: Clavicipataceae Genus: Cordyceps
Species: Cordyceps militaris
1.1.6.2.2. Thành phần hóa học và hoạt tính 1.1.6.2.2.1. Polysaccharides
Các nhà khoa học đã chứng minh được r ng trong nấm Vân chi có một chất tên là Polysaccharide, một loại đường người ta gọi tắt là PSK và là một loại đường đa đạm nữa là Polysaccharopeptid (PSP), hai chất này có tác dụng nâng cao sức đề kháng cho cơ thể và ức chế sự phát triển của tế bào ung thư.
Các nhà khoa học đã chiết được một hợp chất quý trong nấm có tên là
Polysaccharide-K, gọi tắt là PSK có tác động chống ung thư qua đánh giá sơ bộ trong phòng thí nghiệm, trên cơ thể sống và trong nghiên cứu sơ bộ của con người.
Các nghiên cứu cơ bản khác cho thấy PSK có thể làm giảm mutagen gây ra. PSK có lợi như là một chất bổ trợ trong điều trị dạ dày, thực quản, đại trực tràng, ung thư vú và ung thư phổi.
PSK tá dược có thể làm giảm sự tái phát bệnh ung thư. Một số nghiên cứu cơ bản khác chứng minh r ng nấm ức chế một mức nhất định các dòng tế bào ung thư của con người trong ống nghiệm. Hơn nữa nghiên cứu trên cơ thể sống cho thấy một hỗn hợp dinh dưỡng của PSK, lentinan và chất chiết xuất từ nấm khác có thể ứng chế tăng sinh tế bào ung thư trong phòng thí nghiệm.[7]
1.1.6.2.2.2. Pholyphenols
Các hợp chất phenolic là các hợp chất chuyển hóa thứ cấp của thực vật như
flavonoid, alkaloid và terpenoid không chỉ có chức năng sinh lý mà còn có tác dụng tích cực đối với sức khỏe con người vì chúng có tính chất chống oxy hóa. Chất chống oxy hóa đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa các quá trình gây bệnh liên quan đến não, ung thư, viêm, rối loạn hay thoái hóa thần kinh, tiểu đường, viêm khớp c ng như tim mạch.[8]
1.1.6.2.2.3.Flavonoids
Flavonoid là một nhóm các hợp chất polyphenolic có đặc tính có lợi cho sức khỏe, như kết hợp các gốc tự do, ức chế thủy phân và hoạt động chống viêm[20, 21]. Một số bài báo đã cho thấy mối tương quan tích cực giữa nồng độ hợp chất phenolic và các hoạt động chống oxy hóa. Nhìn chung, các hợp chất phenolic sở hữu một hoặc nhiều vòng thơm với số lượng lớn các nhóm hydroxyl, do đó thể hiện sự đa dạng về cấu trúc, thể hiện khả năng nhặt rác triệt để, khử ion kim loại và giảm sức mạnh, dẫn đến hiệu quả chống oxy hóa tốt.[9]
1.2.1. Giới thiệu sản phẩm bột hòa tan đông trùng hạ thảo
Hiện nay, nhu cầu sử dụng sản phẩm đông trùng hạ thảo ngày càng cao. Nhưng có rất ít đề tài khoa học nghiên cứu về các dạng thành phẩm của đông trùng hạ thảo mà chủ yếu đi sâu vào phân tích các thành phần có trong nó. Vì vậy nhóm hướng tới việc làm thế nào để sản phẩm để giữ cho sản phẩm giàu flavonoids và chất chống oxy hóa pholysaccharides cao đồng thời cho ra sản phẩm với tính cảm quan cao gồm: dạng bột, có màu trắng tinh, vị ngọt nh dễ sử dụng.
1.3. Maltodextrin 1.3.1. Giới thiệu
Maltodextrin (MD) là một loại carbohydrate (CHO) chiết xuất từ thực vật được sử dụng làm chất phụ gia thực phẩm. Nó được sản xuất b ng quá trình thủy phân enzyme từ tinh bột có gel, thường được tinh chế và sấy phun. Maltodextrin dễ tiêu hóa, được hấp thu nhanh chóng như glucose, và có thể vừa ngọt vừa có ít hương vị.
Do các chất tạo ngọt này không cung cấp năng lượng nên chúng được dùng phổ biến trong các loại thực phẩm không cung cấp dinh dưỡng hoặc có calo thấp như k o cao su, đường ăn kiêng, thức ăn giảm cân,…[10].
Công thức hóa học: (C6H10O5)n.H2O
1.3.2. Đặc điểm
Chất liên kết: Maltodextrin thường được sử dụng trong dược phẩm để tạo thành viên nén và thuốc viên.
Chất bảo quản: Maltodextrin được sử dụng để kéo dài tuổi thọ, đặc biệt trong nhiều công thức cho trẻ sơ sinh. Nó c ng có tính hòa tan một cách dễ dàng mà không tạo thành các cục vón, điều này làm cho nó trở thành một nguồn carb lý tưởng.
Maltodextrin có thể dễ dàng tiêu hóa, được hấp thu nhanh chóng như glucose, vị ngọt vừa hoặc gần như không thơm. Nó thường được sử dụng để sản xuất nước ngọt và các thực phẩm: k o, bánh pudding ăn liền, yaourt ít béo, các loại nước uống thể thao, sản phẩm cho trẻ sơ sinh,...
Phụ gia trong thực phẩm: Maltodextrin có đương lượng dextrose (DE) từ 4 đến 20 là một chất màu trắng hút ẩm phun khô bột, hòa tan nhanh trong dung dịch nước, độ tinh khiết cao và có độ an toàn vi sinh. Maltodextrin dễ tiêu hóa, được hấp thu nhanh như glucose ,vị ngọt vừa hoặc gần như không thơm, bao gồm các đơn vị D - glucose được liên kết tuyến
tính với các liên kết α - 1, 4, nhưng c ng có thể có cấu trúc phân nhánh thông qua các liên kết α - 1, 6. Thông thường, maltodextrin được phân loại theo lượng đường khử có liên quan đến tổng hàm lượng carbohydrate.
Maltodextrin thường bao gồm một hỗn hợp của các chuỗi khác nhau dài từ 3 đến 17 đơn vị glucose. Maltodextrin được phân loại theo DE (dextrose tương đương) và có một DE giữa 3 và 20.[10]
1.3.3. Ứng dụng
Maltodextrin thường được sử dụng như một chất làm đặc hoặc phụ để tăng âm lượng của một loại thực phẩm chế biến. Nó c ng là một chất bảo quản làm tăng thời gian bảo quản của các loại thực phẩm đóng gói. Nó rẻ và dễ sản xuất, vì vậy nó rất hữu ích cho các sản phẩm như bánh , gelatins, nước sốt và salad. Nó c ng có thể được kết hợp với chất làm ngọt nhân tạo để làm ngọt các sản phẩm như trái cây đóng hộp, các món tráng miệng, đồ uống và bột hay sử dụng trong đậu phộng để làm giảm chất béo. Nó thậm chí còn được sử dụng như một chất làm đặc trong các mặt hàng chăm sóc cá nhân như kem dưỡng da và chăm sóc tóc sản phẩm.
Sản phẩm có DE từ 4 - 7 được sử dụng để tạo màng mỏng dễ tan và tự hủy. Được dùng để bọc k o, bọc trái cây khi bảo quản, đưa vào kem, làm phụ gia cho các loại nước sốt, làm chất độn trong công nghiệp sản xuất đồ uống, đặc biệt là đồ uống cho trẻ em, đồ uống và thức ăn riêng cho vận động viên thể thao, làm k o gum mềm, làm chất trợ sấy, chất giữ hương và là yếu tố tạo hình.
Sản phẩm có DE từ 9 - 12 được dùng trong công nghiệp sản xuất đồ uống, đặc biệt là đồ uống cho trẻ em, đồ uống và thức ăn riêng cho vận động viên thể thao, làm k o gum mềm, làm chất trợ sấy,…
Sản phẩm có DE từ 15-18 được sử dụng làm chất kết dính, chất tăng vị cho đồ uống, đưa vào thành phần bơ, sữa bột, cà phê hòa tan.[10]
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu chính được sử dụng trong nghiên cứu là đông trùng hạ thảo (Codyceps militaris). Ngoài ra, còn nguyên liệu phụ như: Mantodextrin.
Bao bì sử dụng cho sản phẩm là túi zip màng nhôm, có nhãn vừa đủ để sản phẩm tránh được ánh sáng từ môi trường. Và đảm bảo được các yêu cầu về độ bền cơ học, bền với các tác nhân hóa học, không bị tổn hại về mặt vật lý.
2.2. Hóa chất
Bảng 2. 1 Các hóa chất sử dụng trong xác định thành phần flavonoids STT Hóa chất Công thức
phân tử
Nơi sản xuất Độ tinh khiết 1 Sodium nitrite NaNO2 Trung Quốc ≥99,0% 2 Aluminum chloride
heaxahydrate
AlCl3.6H2O Trung Quốc ≥97,0% 3 Sodium hydroxide NaOH Trung Quốc ≥96,0% Bảng 2. 2 Các hóa chất sử dụng trong xác định thành phần polysaccharide
STT Hóa chất Công thức phân tử Nơi sản xuất Độ tinh khiết
1 Phenol C6H6O Trung Quốc ≥99,0% 2 Acid sulfuric H2SO4 Trung Quốc 95,0 – 98,0%
2.3. Dụng cụ và thiết bị
Dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu là những thiết bị có tại phòng thí nghiệm của Viện Công nghệ Sinh học - Thực phẩm, Trường đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh.
Bảng 2. 3 Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
STT Tên dụng cụ, thiết bị Nhãn hiệu 1 Máy siêu âm Elmasonic S 60 H
2 Cân phân tích 4 số lẻ Sartorius ag germany 3 Cân kĩ thuật MA150C 00023V1 4 Tủ sấy Contherm
5 Máy sấy ẩm hồng ngoại MA150C 00023V1 6 Máy quang phổ GENESYS 20 Visible
7 Tủ mát ALASKA
8 Tủ hút TECH LAP
9 Thiết bị cô quay chân không PHOENIX INSTRUMENT 10 Thiết bị đo quang INNOTEC
Bảng 2. 4 Dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu STT Dụng cụ Số lượng 1 Ống nghiệm 30 2 Becker 100ml, 250ml, 500ml 5 3 Pipet 1ml, 2ml, 5ml, 10ml 4 4 Micropipet 100-1000 µl 1 5 Bóp cao su 2 6 Bình tia 4 7 Giấy bạc, màng thực phẩm 10 cuộn
8 Máy cô quay 1
9 Máy sấy 1 10 Giá đựng ống nghiệm 2 11 Cân phân tích 1 12 Đ a thủy tinh 2 13 Đầu típ 1ml 100 14 Nhiệt kế, cồn kế 2 15 Bình định mức 100ml, 50ml, 25ml 3