2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài
1.3.2. Lịch sử nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam nguồn cung cấp caffeine chủ yếu là trà và cà phê.
Sau những chuyến khảo sát các rừng chè ở Hà Giang - Viê ̣t Nam (năm 1923), ở Vân Nam - Trung Quốc (năm 1926) các nhà khoa ho ̣c Pháp - Hà Lan đã viết: “Những rừng chè bao giờ cũng mo ̣c bên bờ các con sông lớn như Dương Tử, sông Hồng, sông Mê công, sông Salowen và Irrawadi ở Vân Mam và Mianma, sông Bramapoutro ở Assam [45].
Viê ̣n Hàn lâm khoa ho ̣c Liên Xô sau những nghiên cứu về tiến hóa cây chè bằng cách phân tích chất caffeine trong chè mo ̣c hoang da ̣i ở Tứ Xuyên, Vân Nam (Trung Quốc) và các vùng chè ở Viê ̣t Nam (Suối Giàng – Yên Bái, Nghê ̣ An…) đã đưa ra sơ đồ tiến hóa của cây chè như sau: Camellia → Viê ̣t Nam →Vân Nam → Assam (Ấn Đô ̣) [45].
Cho đến nay, ở vùng suối Giàng (Văn Chấn, Nghĩa Lộ- Yên Bái), trên độ cao 1000 mét so với mực nước biển, có một vùng chè hoang khoảng 40.000 cây chè dại, trong đó có một cây chè cổ thụ lớn nhất ba người ôm không xuể. Như vậy có thể nói Việt Nam chính là một trong những chiếc nôi cổ nhất của cây chè thế giới [45].
Cây cà phê đưa đươ ̣c đưa vào trồng ở Viê ̣t Nam vào khoảng năm 1870 bởi các nhà truyền giáo đa ̣o Ki tô. Đầu tiên, cà phê được trồng trong các vườn của mô ̣t số nhà thờ ở các tỉnh Hà Nam, Quảng Bình, Kon tum. Tuy nhiên, mãi đến tâ ̣n đầu thế kỷ XX trở đi cà phê mới được trồng trên quy mô tương đối lớn ở các đồn điền của người Pháp ta ̣i Phủ Quỳ - Nghê ̣ Tĩnh và sau đó là các tỉnh Tây Nguyên như Đăk lăk và Lâm Đồng …[12].
Như vậy, việc sản xuất và sử dụng các đồ uống chứa caffeine ở Việt Nam đã có từ lâu. Song viê ̣c nghiên cứu các đồ uống này chỉ chú tro ̣ng đến công thức pha chế và tác du ̣ng trong y ho ̣c của caffeine. Theo Đỗ Huy Bích (2003) và Trần Đức Hâ ̣u (2007), caffeine được liê ̣t kê vào nhóm thuốc kích
thích thần kinh trung ương, được dùng trong điều tri bê ̣nh huyết áp thấp, suy hô hấp cấp, giảm đau…[2]; [9]. Cho đến nay tác giả chưa tìm thấy tài liê ̣u nào nói đến các nghiên cứu thực nghiêm về tác đô ̣ng cà phê nói riêng hay caffeine nói chung được tiến hành ở Viê ̣t Nam.
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. THỂ LOẠI NGHIÊN CỨU
Đây là nghiên cứu giao chéo với hình thức nghiên cứu trước sau nhằm đánh giá tác dụng của cafeine trong cà phê đến một số chỉ tiêu tâm lí, sinh lí và sinh hoá ở người.
2.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Các biến đổi tâm, sinh lí cơ bản và một số chỉ tiêu sinh lí, sinh hoá của sinh viên trường Đại học Vinh dưới tác dụng của caffeine có trong cà phê.
2.3. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
Loại cà phê sử dụng là cà phê bột pha phin với thành phần chính là hạt cà phê Culi Robusta do công ty cổ phần Trung Nguyên sản xuất với liều dùng 20 g/người/lần.
2.4. CỠ MẪU VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN MẪU 2.4.1. Cỡ mẫu
Cỡ mẫu được tính theo công thức [7].
2 2 (1 ) (ES) C r n= × × − 2 2 7.85 (1 0.6) 13.9 0.2 ( ) 0.3 × × − = =
Trong công thức trên: C là hằng số sai sót; r là hệ số tương quan giữa hai lần đo lường; ES là hệ số ảnh hưởng.
; d ES s = Trong đó d chỉ số trung bình (d = −x1 x0= 0.2), s là độ lệch chuẩn (s= 0.3) [14]. 2.4.2. Phương pháp chọn mẫu
Nhóm nghiên cứu gồm 26 người (13 nam và 13 nữ) có độ tuổi 20-23 không có tiền sử các bệnh tim mạch, huyết áp, hen suyễn, tiểu đường và không có thói quen sử dụng cà phê hoặc các đồ uống chứa caffeine.
2.5. THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU
Tất cả các thử nghiê ̣m được tiến hành vào buổi sáng, trước khi các ĐTNC dùng bữa sáng. Tất cả các ĐTNC được yêu cầu không dùng các loa ̣i chất kích thích như rượu, thuốc lá… trong vòng 24 giờ trước khi thử nghiê ̣m. Trước khi sử dụng cà phê 30 phút, các ĐTNC được đo huyết áp, TSMĐ
TSHH và lấy máu tỉnh mạch để đo đường huyết và nồng độ insulin. Sau khi sử dụng cà phê, các chỉ tiêu huyết áp, TSMĐ TSHH được đo lại 4 lần ở các thời điểm 30 phút, 60 phút, 90 phút và 120 phút. Sau khi sử dụng cà phê 30 phút, các ĐTNC được lấy máu tỉnh mạch lần 2 để xét nghiệm đường huyết và nồng độ insulin. Thiết kế nghiên cứu được mô tả theo sơ đồ 2.4.
Đo các chỉ tiêu sinh lí ta ̣i các thời điểm trước khi sử du ̣ng cà phê 30 phút; Sau khi sử du ̣ng cà phê 30 phút, 60 phút, 90 phút và 120 phút.
(-30 phút) (30 phút) (60 phút) (90 phút) (120 phút)
Sử dụng cà phê
Sơ đồ 2.1. Thiết kế nghiên cứu luâ ̣n văn
Như vậy các chỉ tiêu sinh hoá được lấy máu xét nghiệm 2 lần: Trước khi sử dụng cà phê 30 phút và sau khi sử dụng cà phê 30 phút. Các chỉ tiêu sinh lí được đo 5 lần: trước khi sử dụng cà phê 30 phút và sau khi sử dụng cà phê ở các thời điểm 30, 60, 90 và 120 phút.
Thiết kế nghiên cứu trên được lă ̣p la ̣i ba lần, tiến hành cách nhâ ̣t. Các số liê ̣u lấy theo giá tri ̣ trung bình.
Các biến đổi tâm, sinh lí cơ bản được khảo sát thông qua phiếu điều tra được phát cho các ĐTNC theo dõi trong vòng 24 giờ.
Lượng cà phê sử dụng: 1 tách cà phê (20 g cà phê bột pha phin/người/lần)
So sánh các chỉ tiêu nghiên cứu trước và sau khi sử dụng cà phê.
2.6. CHỈ TIÊU NGHIÊN CỨU
Lấy máu xét nghiê ̣m xác đi ̣nh các chỉ tiêu sinh hóa ở các thời điểm trước khi sử du ̣ng cà phê 30 phút và sau khi sử du ̣ng cà phê 30 phút.
- Các biến đổi tâm, sinh lí cơ bản như đau đầu, mất ngủ, bồn chồn, khó chịu...dưới tác động của caffeine.
-Chỉ tiêu sinh lí về hô hấp (tần số hô hấp), tim mạch ( huyết áp động mạch, tần số mạch đập).
-Chỉ tiêu sinh hoá: Hàm lượng glucose lúc đói và nồng độ insulin.
2.7. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.7.1. Phương pháp khảo sát các biến đổi tâm, sinh lí
Các biến đổi tâm, sinh lí cơ bản được khảo sát bằng phương pháp trắc nghiệm thông qua phiếu điều tra được phát cho các ĐTNC theo dõi trong vòng 24 giờ.
2.7.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu sinh lí
Tần số mạch đập: Được đo theo phương pháp thông thường. Xác định bằng cách bắt mạch ở động mạch quay vùng cổ tay, đo 3 lần, lấy giá trị trung bình. (Đơn vị: nhịp/phút).
Đo huyết áp: Ở trạng thái yên tĩnh bằng huyết áp kế thuỷ ngân theo phương pháp Korotkov. (Đơn vị mmHg).
Tần số hô hấp: Xác định theo phương pháp đếm nhịp thở trong 60 giây, lặp lại 3 lần và lấy giá trị trung bình. (Đơn vị: lần/phút).
2.7.3. Phương pháp phân tích đường huyết lúc đói và nồng độ insulin
Lấy máu tỉnh mạch khửu tay của ĐTNC, sau khi lấy xong thì bỏ kim tiêm, bơm từ từ máu vào thành ống đựng máu để tránh sủi bo ̣t, nghi họ tên, thời điểm lấy máu vào nhãn ống đựng.
Chỉ tiêu đường huyết được xác đi ̣nh trên máy đo sinh hoá Visual, hàm lươ ̣ng insulin đươ ̣c xác đi ̣nh trên máy Cobas 600 do Mỹ sản xuất. Các xét nghiê ̣m này được tiến hành tại Bênh viện Đa khoa Nghệ An.
2.7.4. Phương pháp xác định thành phần cà phê Culi Robusta
-Sử dụng phương pháp sắc kí xác định hàm lượng caffeine. - Định lượng đường theo nguyên tắc sau:
Khi cho K3Fe(CN)6 phản ứng với đường khử, sản phẩm thu được là ferocyanua. Dựa vào phản ứng này, ta có thể suy ra lượng đường khử có mặt trong dung dịch cần xác định. Việc chuẩn độ được tiến hành trong môi trường kiềm KOH, khi đun nóng với chỉ thị xanh metylen (methylen blue).
Phương trình phản ứng:
CH2OH-(CHOH)4-CHO + 2K3Fe(CN)6 + 2 KOH → CH2OH-(CHOH)4- COOH + 2K4Fe(CN)6 + 2H2O
Tất cả các monosacarit và một số olygosacarit là đường khử. Các polysacarit, olygosacarit dễ thủy phân thành monosacarit, do vậy có thể xác định hàm lượng đường tổng có trong mẫu.
- Định lượng Protein theo phương pháp Kejldahl
Về cơ bản, các thao tác của phương pháp Kejldahl được phân thành 3 giai đoạn: vô cơ hóa mẫu nghiên cứu, chưng cất, chuẩn độ.
Giai đoạn 1: Vô cơ hóa mẫu nghiên cứu
Trước tiên mẫu được vô cơ hóa bằng H2SO4 đặc ở nhiệt độ cao và có chất xúc tác. Các phản ứng của quá trình vô cơ hóa xảy ra như sau:
Protein + H2SO4 t0 , Xt NH3 + CO2 + SO2 + H2O 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4
Giai đoạn 2: Cất amoniac
Đuổi amoniac ra khỏi dung dịch bằng NaOH. (NH4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O + 2NH3
NH3 bay ra cùng với nước sang bình hứng. Bình hứng có chứa H3BO3 do đó NH3 bay ra sẽ tác dụng ngay với H3BO3 theo phản ứng:
2NH3 + 2H2O + 4H3BO3 = (NH4)2B4O7 + 7H2O
Giai đoạn 3: Chuẩn độ
Lượng (NH4)2B4O7 được xác định thông qua việc chuẩn độ bằng HCl chuẩn cho đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt và khô.
-Định lượng chất béo theo phương pháp dựa vào tính hoà tan của chất béo trong các dung môi hữu cơ để chiết chất béo ra khỏi nguyên liệu và được xác định hàm lượng bằng phương pháp cân khối lượng.
Việc xác định thành phần cà phê Culi Robusta được tiến hành tại phòng thí nghiệm khoa hóa trường Đại học Vinh.
2.7.5. Phương pháp xử lí số liệu
Số liệu được xử lí trên phân mềm thống kê SPSS phiên bản 13.0. Sử dụng T-test để so sánh trung bình 2 nhóm để kiểm định sự khác biệt, khác biệt có ý nghĩa thống kê khi P<0.05.
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1. THÀNH PHẦN CÀ PHÊ CULI ROBUSTA
Loại cà phê sử dụng là cà phê bột pha phin làm từ hạt cà phê Culi Robusta do công ty cổ phần Trung Nguyên sản xuất với các thành phần cơ bản được trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Thành phần cơ bản trong loa ̣i cà phê sử du ̣ng
Thành phần Hàm lượng (%) mg/20g cà phê
Caffeine 1.03 206
Carbohydrate 1.8 360
Protein 22.48 4496
Chất béo 17 3400
Các chất khác ( Vitamin, khoáng chất…) 57.69 11538 Qua kết quả nghiên cứu cho thấy: trong cà phê Culi Robusta, các chất Carbohydrate, protein, chất béo, vitamin, khoáng chất đều là các chất có tác du ̣ng bổ dưỡng sức khỏe. Cu ̣ thể như trong sữa Ensure hàm lượng các chất này là carbohydrate: 57.4%, chất béo: 14%, protein: 16%, các chất khác: 12.6%. Trong sữa Milo hàm lượng các chất này là carbohydrate: 36.4%, chất béo: 9.64%, protein: 11.2%, các chất khác: 42.76%. Vì vâ ̣y, các chất này không ảnh hưởng tiêu cực đến các chỉ tiêu sinh lí, sinh hóa ở người khi ta dùng với liều lượng 20g cà phê/ người/ lần. Khi sử du ̣ng cà phê Culi Robusta nếu có sự thay đổi bất thường về các chỉ tiêu sinh lí, sinh hóa chỉ có thể do caffeine gây ra.
3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Nhóm nghiên cứu gồm 26 người (13 nam và 13 nữ) không có tiền sử các bệnh tim mạch, huyết áp, hen suyễn, tiểu đường và không có thói quen sử dụng cà phê hoặc các đồ uống chứa caffeine và đều là sinh viên năm thứ nhất trường Đa ̣i ho ̣c Vinh. Tuổi trung bình, chiều cao và cân nă ̣ng của các ĐTNC đươ ̣c trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Đă ̣c điểm của đối tượng nghiên cứu
Chỉ tiêu Tổng (n=26) Nam (n=13) Nữ (n=13) Tuổi trung bình (năm) 19.54 ± 0.81 19.61 ± 0.96 19.46 ±0.66
Chiều cao (m) 1.59 ± 0.05 1.63 ± 0.33 1.54 ± 0.03 Cân nă ̣ng (kg) 50.18 ± 5.10 53.81 ± 4.56 46.54 ± 2.24
Dựa vào kết quả bảng 3.2 ta tính được chỉ số BIM ở nam là 20.25, ở nữ là 19.62. Theo tiêu chuẩn WHO 1985 thì chỉ số BMI của nam và nữ đều nằm trong giới hạn bình thường [3]. Về trọng lượng cơ thể ở nam lớn hơn nữ 7.27 kg.
3.3. KHẢO SÁT CÁC BIẾN ĐỔI TÂM, SINH LÍ CƠ BẢN DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA CAFFEINE
3.3.1. Kết quả
Bảng 3.3. Biểu hiê ̣n các biến đổi tâm lí
Các biểu hiê ̣n (1) Tổng (n=26) Nam (n=13) Nữ (n=13) (7) – (5) (%) (8) Số người (2) Tỉ lê ̣ % (3) Số người (4) Tỉ lê ̣ % (5) Số người (6) Tỉ lê ̣ % (7) Tăng sự tỉnh táo 6
23.10
4
30.77
2 15.38
-15.39 Rối loa ̣n giấc ngủ 15 57.69 5 38.46 10 76.92 38.46 Nhức đầu 16 61.53 5 38.46 11 84.61 46.15 Chóng mă ̣t 9 34.61 3 23.08 6 46.15 23.07 Hồi hô ̣p, đánh
trồng ngực 8 30.77 3 23.08 5 38.46 15.38 Thở nhanh 9 34.61 3 23.08 6 46.15 23.07 Rung cơ 4 15.38 1 7.69 3 23.08 15.39 Buồn nôn 2 7.69 2 15.38 15.38 Thời gian kéo dài của các biểu hiê ̣n 1 giờ 2 giờ 6 23.08 4 30.77 2 -15.39 -15.39 3 giờ 16 61.54 8 61.54 8 00.00 00.00 4 giờ 4 15.38 1 7.69 3 15.39 15.39
Số liê ̣u thu đươ ̣c ở bảng 3.3 cho thấy:
-Các biểu hiê ̣n tốp đầu khi sử du ̣ng 206g caffeine/1 lần/người là nhức đầu, rối loa ̣n giấc ngủ. Sau đó là các biểu hiê ̣n; chóng mă ̣t, thở nhanh, đánh trống ngực, rung cơ, buồn nôn.
- Các biểu hiê ̣n bất lợi ở nữ thường có tỉ lê ̣ cao hơn nam giới (cô ̣t 8): biểu hiê ̣n nhức đầu ở nữ nhiều hơn nam 46.15%), rối loa ̣n giấc ngủ: 38.46%...Triê ̣u chứng buồn nôn chỉ gă ̣p ở nữ với tỉ lê ̣ 15.38%. Ngược lại biểu hiện làm tăng sự tỉnh táo ở nam lại có tỉ lệ cao hơn nữ 15.39%.
-Thời gian kéo dài của các biểu hiê ̣n là 2-4 giờ sau khi sử du ̣ng cà phê. Khoảng thời gian này cũng có sự khác nhau giữa nam và nữ: kéo dài hai giờ ở nữ ít hơn nam 15.39% nhưng trên 4 tiếng ở nữ la ̣i nhiều hơn nam 15.39%.
3.3.2. Bàn luâ ̣n
Theo Leinart (1966) và Trần Đức Hâ ̣u (2007) caffeine là chất kích thích thần kinh trung ương, có thể cải thiện sự mệt mỏi, tăng sự tỉnh táo và hưng phấn trong công việc [9]; (theo [19]). Nhưng kết quả phân tích ở bảng 3.5 cho thấy hiê ̣u ứng này chỉ chiếm 23.20 %. Các ĐTNC có biểu hiê ̣n các triê ̣u chứng bất lợi như rối loa ̣n giấc ngủ, nhấc đầu, chóng mă ̣t, đánh trống ngực, …Kết quả này có thể giải thích do chúng tôi nghiên cứu trên các đối tượng không có tiền sử “nghiê ̣n” hoă ̣c sử du ̣ng liên tu ̣c các đồ uống hay thực phẩm chứa caffeine. Mă ̣t khác cà phê được sử du ̣ng lúc đói nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của caffeine đến đường huyết. Vì vâ ̣y ho ̣ rất nhảy cảm với các hiê ̣u ứng tâm lí do caffeine gây ra. Những hiê ̣u ứng tâm lí bất lợi nói trên phù hợp với cảnh báo của y giới Pháp thế kỷ XVII và công bố của Bolton (1981), Denaro (1991), Nehlig (1992), Rasmussen (1997), Bennett Alan Weinberg (2001) và Fisone (2004) [18]; [19]; [22]; [25]; [36]; [37].
Khi nói đến cà phê nói riêng hay caffeine nói chung người ta nghĩ ngay đến hiê ̣u ứng tâm lí xáo trô ̣n giấc ngủ mà biểu hiê ̣n là mất ngủ, ngủ không yên giấc hay bất kì biểu hiê ̣n nào bất lợi, bất thường vê giấc ngủ mà người sử du ̣ng caffeine gă ̣p phải. Để giải thích nguyên nhân xáo trô ̣n giấc ngủ do caffeine gây ra người ta tâ ̣p trung vào hóa chất adenosine do não bộ sản xuất khi ta không ngủ hoặc khi làm việc. Cơ thể càng làm việc nhiều thì adenosine sản xuất càng cao. Hóa chất này sẽ bám các thụ thể ức chế của tế bào thần kinh, làm thần kinh giảm hoạt động và ta cảm thấy buồn ngủ. Đây cũng là phản ứng tốt, vì nếu cứ kéo dài sự làm việc thì cơ thể sẽ mau suy nhược. Giấc ngủ là cơ hội để cơ thể nghỉ ngơi, bồi dưỡng sinh lực, sẵn sàng
cho các hoạt động kế tiếp. Caffeine có cấu trúc tương tự như adenosine. Chúng chiếm chỗ của adenosine nơi các thụ thể thần kinh và kích thích hệ thần kinh. Thay vì nghỉ ngơi, các tế bào thần kinh tiếp tu ̣c làm viê ̣c. Vì vâ ̣y ta