Thành phần hóa học của gel nha đam thay đổi tùy loài, khí hậu, thổ nhưỡng và điều kiện phát triển [28].
Sản lượng gel, pH, hàm lượng chất khô của cây nha đam qua các mùa được trình bày ở bảng 1.2 dưới đây:
Bảng 1.2. Sản lượng gel thu được, pH, hàm lượng chất khô của lá nha đam qua các mùa
12
1.1.3.1. Carbohydrate
Carbohydrate có nguồn gốc từ chất nhầy bên trong lá, bao gồm monosaccharide và polysaccharide.
Monosaccharide
Các monosaccharide chiếm 20 – 30% tổng chất khô chế biến từ phần thịt lá bằng cách ly tâm [9].
Waller và cộng sự (1978) xác định các thành phần của bột nha đam và tìm thấy sáu loại đường (arabinose, galactose, glucose, mannose, rhamnose và xylose), trong đó mannose và glucose chiếm 85 %.
Polysaccharide
Polysaccharide khi có mặt trong thực phẩm đều thể hiện một số tính chất có lợi dựa trên cấu trúc phân tử, kích thước và lực liên kết phân tử, chủ yếu là liên kết hydro.
Rất nhiều các polysaccharide không tan trong nước và không tiêu hóa được, chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Những polysaccharide còn lại trong thực phẩm thì tan được trong nước và phân tán đều trong nước. Chúng đóng vai trò tạo độ kết dính, tạo đặc, tăng độ nhớt và tạo gel.
Polysaccharide là các glycosyde từ đường hexose và pentose. Mỗi gốc glycosyde có một số điểm có khả năng tạo liên kết với Hydro. Mỗi nhóm –OH trên gốc glycosyl có thể kết hợp với một phân tử nước và vì vậy mỗi gốc đều có thể hoàn toàn solvat hóa. Do đó phân tử polysaccharide có thể tan được trong nuớc.
Lý do một số phân tử polysaccharide như cellulose không tan được trong nước là do các phân tử có cấu trúc thẳng và liên kết chặt khít với nhau nên nước không có khả năng tiến gần các nhóm hydroxy (-OH).
Phụ gia tạo gel là các polysaccharide tan được trong nước. Khi phân tán trong nước mỗi phân tử sẽ liên kết với các phân tử bên cạnh tạo thành một cấu trúc không gian 3 chiều nhốt các phân tử nước bên trong tạo thành khối gel.
Khả năng tạo gel phụ thuộc vào:
13
Liên kết giữa các phân tử:
Độ bền gel phụ thuộc chủ yếu vào lực liên kết giữa các phân tử.
Nếu chiều dài của vùng liên kết dài, lực liên kết giữa các chuỗi sẽ đủ lớn để chống lại áp lực và chống lại chuyển động nhiệt của các phân tử, gel tạo thành sẽ chắc bền.
Nếu chiều dài của vùng liên kết ngắn và các chuỗi không được liên kết với nhau mạnh, các phân tử sẽ tách rời dưới tác dụng của áp lực hay sự tăng nhiệt độ (làm cho các chuỗi polymer chuyển động nhiệt), gel sẽ yếu và không ổn định
Cấu trúc các phân tử:
Những phân tử có nhánh không liên kết với nhau chặt chẽ, vì vậy không tạo những vùng liên kết có kích thước và sức mạnh đủ lớn để tạo thành gel. Chúng chỉ tạo cho dung dịch có độ nhớt và độ ổn định.
Nhưng phân tử mạch thẳng tạo gel chắc bền hơn.
Điện tích phân tử:
Đối với các polysacchride tích điện, lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm tích điện cùng dấu sẽ ngăn cản sự tạo thành liên kết.
Ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và sự có mặt của các yếu tố khác trong dung dịch.
Mannan là polysaccharide được nghiên cứu rộng rãi nhất từ cây nha đam vì nó có chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học cao [36]. Mannan từ nha đam với hai đặc điểm chính là có liên kết β1→ 4 và được acetyl hóa. Trong khi những mannan thực vật khác hoặc có chuỗi bên riêng biệt hoặc không được acetyl hoá và không hòa tan [44].
Glucomannan là polysaccharide trong cây nha đam hiếm khi được tìm thấy trong các loại cây trồng khác và có đặc tính có nhựa gần giống như chất dịch ở cơ thể người [41].
Acetyl mannan là polysaccharide chính trong phần thịt lá, được nghiên cứu rộng rãi nhất và đã có sản phẩm thương mại như Carrisyn TM [21]. Acetyl
14
mannan có nhiều tính chất trị liệu bao gồm kích thích hệ miễn dịch, làm lành vết thương và kháng viêm.
Hình 1.3. Cấu trúc acetyl mannan của nha đam
Một số loại polysaccharide được phân lập từ nha đam được thể hiện ở bảng 1.3 dưới đây:
15
Bảng 1.3. Một số loại polysaccharide được phân lập từ nha đam
Chú thích
Gal: Acid galacturonic Gal A: Acid galacturonic A Glc: Glucose Man: Mannan Ac: Acet
16
Mannan không ổn định và có thể suy thoái một cách nhanh chóng [42,43]. Suy thoái có thể được gây ra bởi nhiệt độ cao, thay đổi pH, vi khuẩn gây ô nhiễm hoặc các enzyme như mannanase có thể có trong phần thịt lá hoặc trong vi khuẩn.
Trong một số sản phẩm nha đam thương mại, việc chuẩn bị phần thịt lá được xử lý với cellulase. Cellulase có nguồn gốc và độ tinh khiết khác nhau có thể nhiễm mannanase và cũng có thể là nguyên nhân làm suy thoái mannan. pH cao có thể khử acetyl, làm cho mannan không thể hòa tan. Gowda và cộng sự (1979), thấy rằng kiềm hóa làm cho các mannan trở nên không thể hòa tan và mất đi khả năng tạo thành dung dịch nhớt. Một khi mannan xuống cấp dịch gel sẽ trở nên ít dính hơn.
Acid pectic hoặc pectin với hàm lượng acid galacturonic cao (85%) đã được trích ly từ phần thịt lá nha đam với nước sôi, có hoặc không có amoni oxalate [19].
Tuy nhiên, sự hiện diện của pectic trong nha đam thay đổi tùy theo loài, mùa, vị trí địa lý.
1.1.3.2. Arabinan và arabinogalactan:
Mandal và Das (1980b) đã phát hiện arabinan trong thịt lá nha đam. Yagi và cộng sự (1986) cũng đã phân lập được arabinogalactan từ nước ép lá nha đam, có tỷ lệ galactose: arabinose là 1: 1,5 và chuỗi chính bao gồm liên kết 1-6 arabinose và liên kết 1-2 galactose. Các phân nhánh xảy ra tại vị trí O2 và O6 của các galactose còn lại.
Số lượng arabinogalactan được tìm thấy trong phần thịt lá nha đam thấp hơn so với mannan hoặc glucomannan. Điều đó giúp khẳng định rằng bản chất nhầy của phần thịt lá không phải là do các arabinan hoặc arabinogalactan mà là do mannan [13].
Carbohydrate khác như cellulose, xylose, L – rhamnose, galactose, aldopentose cũng có mặt trong cây nha đam [44].
17
1.1.3.3. Protein
Roboz và Haagen – Smit (1948) cho rằng hàm lượng protein chiếm 7 % (theo trọng lượng khô) trong thịt lá nha đam. Điện di trên gel polyacrylamide thì có ít nhất 23 polypeptide từ lá trưởng thành, trong đó có 13 polypeptide có trong gel nha đam [38].
Có khoảng 20 trong số 22 amino acid và 7 trong số 8 amino acid cần thiết cho cơ thể có mặt trong gel nha đam [2]. Các loại amino acid được thể hiện qua bảng 1.4 dưới đây:
Bảng 1.4. Các loại amino acid trong gel nha đam
Các loại amino acid trong gel nha đam
Lysine Alanin Acid aspartic Isoleucine
Valine Leucine Proline Serine
Tyrosine Threonine Glycine Cystine
Acid glutamic Leucine Phenylalanine Hydroxyproline
Methionine Histidine Arginine
Nguồn: Waller và cộng sự (2004)
Ngoài ra, có một chất chiết bằng ethanol từ nha đam đã được mô tả có các đặc tính giống như lectin, có khả năng vón cục mạnh mẽ, làm ảnh hưởng đến hồng cầu cuả con người [37].
1.1.3.4. Lipid
Theo Femenia và cộng sự (1999) hàm lượng lipid trong gel nha đam đông khô là 4 %. Sterol thực vật phổ biến, β – sitosterol được tìm thấy trong lá nha đam, đi kèm với số lượng ít của cholesterol, campestrol và lupeol [35].Một nghiên cứu sau đó cũng cho thấy β – sitosterol và một loạt các n – alkane trong gel nha đam với n – octadecane chiếm ưu thế, cũng như các acid béo và este methyl của chúng [39].
18
Lipid và hỗn hợp các hợp chất hữu cơ được thể hiện ở bảng 1.5 dưới đây:
Bảng 1.5. Lipid và hỗn hợp hợp chất hữu cơ
1.1.3.5. Hợp chất phenolic
Theo Angela Matos Acurero và cộng sự (2008) các hợp chất phenolic trong gel nha đam như aloesin, aloin và aloe-emodin (sản phẩm oxy hóa của aloin) . Aloin là thành phần chính của Anthraquinonic Aloe vera . Nó là một hỗn hợp của hai đồng phân, aloin A và aloin B với nhiều chức năng. Nó có các ứng dụng về da, nó là một hợp chất mạnh với thuốc chống sốt rét , kháng nấm , tính chất kháng khuẩn và kháng virus . Aloin là một anthraquinone đã được sử dụng bởi vì tác dụng tẩy và tẩy sạch hiệu quả và tham gia vào cơ chế bảo vệ thực vật chống lại động vật ăn cỏ . Aloesin là thành phần thứ hai của Aloe vera và các dẫn xuất của nó có chất chống oxy hóa và tính kháng viêm . Aloe-emodin là sản phẩm oxy hóa của aloin, và các cuộc nghiên cứu cuối cùng đã chứng minh rằng nó là hợp chất chống ung thư mạnh, chống ung thư máu , kháng virus , antiprotozoal và kháng nấm.
Hàm lượng của một số hợp chất phenolic được thể hiện ở bảng 1.6 dưới đây:
19
Bảng 1.6. Hàm lượng của một số hợp chất phenolic trong gel nha đam
Hợp chất Hàm lượng (mg/ g)
Aloesin 0,320 ± 0,060
8 – C – glucosyl – 7 – O – methyl – (S) – aloesol 0,061 ± 0,031
Neoaloesin A 0,015 ± 0,006
8 – C – methyl – 7 – hydroxyaloin A và B 0,140 ± 0,040
10 - hydroxyaloin A 0,070 ± 0,024
Isoaloeresin D 0,570 ± 0,270
Aloin A và B 1,140 ± 0,390
Aloeresin E 0,071 ± 0,018
Aloe – emodin 0,014 ± 0,009
Nguồn: Park và Lee (2006) 1.1.3.6. Các thành phần khác
Ngoài các thành phần hữu cơ đã được mô tả ở trên trong cây nha đam còn có các thành phần vô cơ. Hàm lượng tro 3,3 % trong vỏ nha đam và 0,2 % (trọng lượng ướt) hàm lượng tro trong thịt lá, có chứa calcium oxalate [31].
Hàm lượng các chất khoáng trong gel nha đam được trồng khoảng 112 tuần được thể hiện qua bảng 1.7 dưới đây:
20
Bảng 1.7. Hàm lượng chất khoáng từ gel nha đam của những cây trồng trung bình khoảng 112 tuần
Hàm lượng chất khoáng từ gel nha đam (mg / l)
Lần Kali Natri Canxi Magiê
1 370 ± 14 195 ± 7 331 ± 10 52 ± 2
2 313 ± 11 182 ± 4 348 ± 7 60 ± 1
3 450 ± 12 181 ± 7 260 ± 10 54 ± 2
Nguồn: Waller và cộng sự (1978)
Bouchey và Gjersted (1969) phân tích gel nha đam đông khô và thấy hàm lượng cao của clo (12,2 %), kali (6,6 %) và canxi (4,7 %). Một phân tích gel nha đam đông khô sau này cho thấy có magiê (0,7 %) và natri (0,2 %) [39]. Ngoài ra, còn có kẽm, mangan, đồng, crôm, sắt, phospho,…
Các loại vitamin bao gồm cả các vitamin chống oxy hóa như A, C, E, B1, B2, B6, niacin, choline, aicd folic, β – carotene,,… cũng có mặt trong cây nha đam [31].