Theo y học cổ truyền các loài xương rồng có khả năng chữa bệnh, trong
đó có loại Opuntina. Trong Đông Y người ta cho rằng cây xương rồng vợt gai
có tác dụng làm thuốc do trong cây có một chất nhày là heterosid flavonic. Xương rồng có tính vị đắng, tính mát, có tác dụng hành khí, hoạt huyết, thanh nhiệt, giải độc, tán ứ, giảm ho.
Rễ và thân xương rồng được dùng để chữa tâm vị khí thống, bang, lỵ, trĩ ra máu, ho, đau họng, nhọt phổi…Người ta dung toàn cây và rễ chữa viêm loét dạ dày – hành tá tràng, ly, cấp tính, ung độc và phỏng.
Theo Tây y, xương rồng Nopal cho nhiều lợi ích , trong đó có tác dụng điều hòa đường huyết và sức khỏe tim mạch. Cây xương rồng lê gai là thực phẩm dinh dưỡng với 18 axit amin, vitamin B, khoáng chất và nhiều chất có hoạt tính sinh học. Cây xương rồng cung cấp nhiều lợi ích sức khỏe:
Làm giảm đường huyết và điều chỉnh khối lượng đường huyết Cây xương rồng đã được chứng minh là rất có triển vọng trong việc giảm sự tăng đường huyết và giúp điều hòa lượng đường trong máu ở bệnh nhân tiểu đường loại II. Chúng có chứa hàm lượng xơ hòa tan và không hòa tan. Khi ăn hoặc trước khi ăn, các loại xơ giúp ngăn chặn sự hấp thụ carbohydrate và đường vào máu khi bữa ăn đã được tiêu hóa. Quá trình này có tác dụng làm giảm chỉ số đường huyết của bữa ăn và hỗ trợ sự trao đổi chất ổn định hơn của lượng đường trong máu. Ngoài ra, cây xương rồng có chứa dinh dưỡng thực vật xâm nhập vào máu và giúp điều chỉnh các phản ứng tế bào với insulin. Đây là một cơ chế cực kỳ quan trọng đối với những bệnh nhân bị bệnh tiểu đường loại II. Một nghiên cứu lâm sàng đánh giá một nhóm người bị tiểu đường loại II, nhóm cao chỉ số đường trong máu này đã được giảm xuống mức bình thường trong vòng một giờ sau khi sử dụng chúng. Người khỏe mạnh không bị tiểu đường không bị ảnh hưởng gì và không gặp bất kỳ hiện tượng giảm lượng đường trong máu.
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 14
Cây xương rồng làm giảm nồng độ cholesterol LDL
Lá cây xương rồng có chứa sợi polysaccharide và sterol làm việc với nhau để giúp LDL cholesterol thấp hơn cũng như triglyceride. Chủ yếu, cây có thể làm giảm nồng độ chất béo không tốt trong máu bởi vì nó liên kết với muối mật trong ruột, ngăn ngừa tái hấp thu vào máu. Ngoài ra, cây xương rồng có chứa carotenoids và glycoprotein làm tăng hoạt động trong các thụ thể gan, hỗ trợ mức lipid trong máu khỏe mạnh.
Cây xương rồng có tác dụng chống viêm
Cây xương rồng có chứa polyphenol, sterol, và glycoprotein, đó là chất chống oxy hóa và có tác dụng kháng viêm. Điều này là quan trọng bởi vì các thành phần này giúp loại bỏ và ngăn ngừa mảng bám trong mạch máu. Ngoài ra, cây xương rồng có hiệu quả trong việc phòng chống bệnh viêm tim mạch. Nó thúc đẩy phục hồi nhanh hơn, chữa lành và làm dịu kích ứng da. Trong nhiều thế kỷ, xương rồng đã được sử dụng để điều trị bỏng nhẹ da, vết cắt, trầy xước, vết côn trùng cắn.
Cây xương rồng và tiêu hóa
Như đã đề cập trước đây, cây xương rồng có đầy đủ các chất xơ hòa tan và không hòa tan. Các chất xơ không hòa tan trong cây cây xương rồng kích thích nhu động ruột hoạt động đều đặn. Cây xương rồng hỗ trợ đường ruột khỏe mạnh và chức năng ruột. Cây chứa xơ và chất nhầy đã được chứng minh giúp kiểm soát sự sản xuất acid dạ dày quá mức. Chúng giúp bảo vệ màng nhầy dạ dày, cung cấp một pH đệm và lớp phủ trong dạ dày và đường tiêu hóa có thể giúp ngăn chặn thiệt hại có thể xảy ra do ăn thức ăn quá nhiều gia vị, rượu, aspirin và các dược phẩm khác. Nghiên cứu cho thấy cây xương rồng lê gai làm giảm đáng kể tình trạng viêm đường tiêu hóa và gây ra một quá trình chữa bệnh nhẹ nhàng trong trường hợp bị loét dạ dày.
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 15
Các chất xơ trong cây xương rồng thúc đẩy giảm cân lành mạnh bằng cách tạo cảm giác no để mọi người không cảm thấy đói và ít có khả năng ăn quá nhiều. Các chất xơ cũng giúp ức chế sự hấp thu đường vào máu, có thể dẫn đến tăng cân. Điều đáng khích lệ về xương rồng so với các loại hình thức giảm cân khác là xương rồng cung cấp nhiều chất dinh dưỡng và chất chống oxy hóa có hỗ trợ sức khỏe tổng thể và dinh dưỡng.
Ngoài ra, Opuntina dillenii còn có các hoạt chất chống oxy hóa
Bảng 1.3 Thành phần hợp chất flavonoid trong Opuntia dillenii
Hợp chất Lá Hoa Quả Kaempferol + Kaempferide + Quercetin + + 3-O-Methylquercetin + Isorhamnetin + 3-O-Methylisorhamnetin + Kaempferol 7-O-glucoside + Kaempferol 7-O-glucosy(14)- glicoside + Kaempferol 3-O-arabinoside + Quercetin 3-O-glucoside (Isoquercitrin) +
Quercetin 3-O-rutinoside (Rutin) + +
3-O- Methylquercetin-7-O-
glucoside +
Isorhamnetin 3-O-glucoside +
Isorhamnetin 3-O- rutinoside +
Catechin +
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 16
1.1.4.Ứng dụng trong đời sống
Ở Mexico , xương rồng Nopal thường được bán dạng rau qủa tươi sống, dạng đóng hộp hoặc phơi khô chủ yếu để xuất khẩu ra nước ngoài. Thống kê cho thấy người dân Mexico mỗi năm sử dụng trung bình đến 6,4 kg xương rồng. Có rất nhiều thức ăn thức uống của Mexico sử dụng Nopal làm nguyên liệu như: Trứng với nopal, thịt với nopal, salads Nopal, nước uống Nopal,…
Thành phần dinh dưỡng của 100g xương rồng Nopal: năng lượng 27 calo, protide 1,7g, lipid 0,3 g, glucid dạng xơ sợi hòa tan và không hòa tan, pectin, nhiều vitamin như vitamin A, vitamin nhóm B, vitamin C, nhiều chất khoáng như calci, magie, sắt , đồng... (Trần Bá Thoại,2008)
Dầu béo trong hạt xương rồng chứa các acid béo không no, giá trị cao cho nhiều ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Dầu béo trong hạt xương rồng chủ yếu là acid linoleic (omega 6) và acid oleic (omega 3). 1.1.5. Tình hình sản xuất và tiêu thụ
Xương rồng Nopal Opuntia được xem là một loại cây đa lợi nhuận và
chức năng không chỉ vì đặc điểm sống dễ dàng trên vùng đất khô cằn và năng suất cao mà sản phẩm từ loại cây này cũng không ít. Nổi tiếng khắp châu Mỹ La Tinh như một tá dược. Loại cây này được trồng nhiều tại Mexico với 24 loài, trong đó 15 loài dùng làm thức ăn gia súc, 6 loài lấy quả
và 3 loài làm rau xanh (Opuntia ficus indi, Opuntia robusta và Nopan
cochellinifera). Mức tiêu thụ sản phẩm từ cây xương rồng bình quân của
người dân Mexico cũng đáng kể, khoảng 6.4kg/người/năm. Với diện tích trồng trên 100.000 ha và năng suất thu hoạch là 350.000 tấn/năm. Không chỉ
Mexico nổi tiếng với khả năng tiêu thụ Nopal mà các nước khác như
Argentina, Italia, Hoa Kỳ, Nhật Bản và Hàn Quốc cũng là những nước nhập
khẩu các sản phẩm của Nopal khá lớn.
Tại Việt Nam, những vùng khô hạn miền Trung, Tây Nguyên, Ninh Thuận, Bình Thuận, Hà Tây, Hưng Yên, Thừa Thiên Huế, … là những vùng đất được hồi sinh với sức sống mới bằng loại xương rồng này, vừa tận dụng
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 17
được những vùng đất cát nóng, đất trống, tận dụng được cây bụi làm thức ăn cho gia súc gia cầm, vừa có thêm khoảng thu nhập cho nông dân. Thực trạng chăn nuôi tại miền Trung nước ta cũng có nhiều biến động lớn, trước đây các tỉnh như Bình Thuận, Ninh Thuận và Khánh Hòa là những vùng sỏi đá hay cát bụi, khó có một loại cây nào sinh sống lâu bền dẫn đến việc chăn nuôi gia súc gia cầm đều khó khăn. Có lúc đàn gia súc (bò, dê, cừu) khoảng trên 1 triệu con và đang tiếp tục tăng trưởng mạnh với tỷ lệ khoảng 20 - 25%/năm. Nhu cầu thức ăn cho gia súc là một vấn đề khó khăn, trong khi sản lượng cỏ trồng phục vụ cho ngành thức ăn gia súc chỉ mới đáp ứng được khoảng 3.000 ha cỏ cao sản. Trong suốt 6 tháng mùa khô, các nguồn cỏ và thức ăn tự nhiên khác bị cạn kiệt. Tình trạng thiếu thức ăn kéo dài đã khiến cho 20 - 30% tổng đàn gia súc (khoảng 400.000 con) bị suy dinh dưỡng dẫn đến bệnh dịch (lở mồm long móng, các trận rét đậm hay các đợt nắng nóng đỉnh điểm) và chết hàng loạt. Trong khi đó, vùng Nam Trung bộ có đến vài trăm ngàn ha đất không có nước tưới trong diện có nguy cơ hoang mạc hóa, phần lớn hầu như không thể sản xuất. phần đất này có thể khai thác một phần để đưa vào dự án “trồng xương rồng xóa đói giảm nghèo” - một giải pháp cho vùng khô hạn. Ngoài là nguồn rau xanh, thức ăn cho gia súc, xương rồng thực phẩm còn giúp cải tạo đất, tăng độ che phủ, chống xói mòn rửa trôi và góp phần cải thiện nguồn nước ngầm vốn rất khan hiếm tại đây.
Nếu được quan tâm một cách đúng mức, rất có thể nhiều khu vực của Khánh Hòa và các tỉnh Nam Trung Bộ sẽ có thêm một loại đặc sản hàng hóa đặc trưng của vùng khô hạn và ngoài ra còn cải thiện tình trạng “có đất không dùng được” của người dân nơi đây, “tăng đất trồng, tăng thu nhập”.
Xương rồng Nopal trồng tại Việt Nam vẫn có chất lượng tốt để làm rau thực
phẩm.Ngoài ra, đây cũng là loài cây có giá trị về mặt dược liệu. Hiện nay, loài cây này đã được sử dụng nhiều trong các bữa ăn hàng ngày, đặc biệt tại các hải đảo. Bên cạnh đó, xương rồng Nopal là 1 loài cây đang thu hút sự
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 18
1.2. Tổng quan về pectin 1.2.1. Nguồn gốc của pectin 1.2.1. Nguồn gốc của pectin
Pectin là polysaccharide có nhiều trong quả, củ, thân cây, cây có sợi như đay, gai. Trong thực vật pectin tồn tại ở hai dạng: protopectin là dạng không tan, vốn có mặt chủ yếu ở thành tế bào, pectin được xem là một chất gắn kết giữa các tế bào và pectin hòa tan tồn tại chủ yếu trong dịch tế bào. Khi quả đang phát triển, protopectin phân bố ở thành tế bào; khi quả bắt đầu chín, protopectin chuyển dần sang dạng pectin hòa tan dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme protopectinase có trong quả làm cho vỏ quả mềm khi chín. Trong quá trình bảo quản cũng nhận thấy sự giảm dần của lượng protopectin và tăng dần lượng pectin hòa tan trong dịch quả. Quá trình này cũng có thể xảy ra dưới tác dụng của acid và quá trình đun sôi. Đối với các loài thực vật có sợi như đay gai thì pectin có tác dụng gắn kết các sợi lại với nhau. Khi ngâm đay, gai trong điều kiện yếm khí, các vi sinh vật tiết enzyme phân giải pectin và làm cho các sợi rời ra (Lê Ngọc Tú, 2005).
.
Hình 1. 12: Liên kết của cellulose với pectin
Pectin công nghiệp được sản xuất từ nguyên liệu là các phụ phẩm nông nghiệp như: bã táo, vỏ bưởi, cam, chanh. Pectin họ cam quýt chiếm tỉ lệ 20 – 50% trọng lượng khô, còn ở bã táo từ 10 – 20% (Lê Ngọc Tú, 2005). Trong cùng một loại quả nhưng các thành phần khác nhau thì hàm lượng pectin cũng không giống nhau. Đối với quả bưởi, pectin là chất nhớt bao quanh hạt, ở vỏ, trong cùi bưởi. Pectin là một chất có thể tan trong nước và có độ nhớt cao
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 19
(Hoàng Kim Anh, 2006). Độ nhớt của pectin phụ thuộc vào kích thước của phân tử pectin, mức độ methyl hóa, pH, lượng đường và hàm lượng của một số ion.
1.2.2. Cấu tạo của pectin
Pectin là một polysaccharide mạch thẳng, mạch pectin được hình thành từ
các gốc α-D-galacturonide liên kết với nhau bởi các liên kết α-1,4-glycoside
(trong đó có một phần các nhóm carboxyl bị oxi hóa) chính là cơ sở cấu tạo của chất pectin. Các liên kết trong mạch pectin bị phá hủy bởi enzyme pectinase và dưới tác dụng của acid. Ngoài ra, trong thành phần mạch chính của pectin còn có các gốc đường rhamnose nằm xen kẽ hay liền kề nhau. Pectin chứa một lượng nhỏ D-galactan, araban (trong những đoạn mạch mở rộng) và một lượng ít hơn là fucose và xylose ở những đoạn mạch ngắn (thường chỉ gồm từ 1 – 3 gốc đường). Những đoạn mạch ngắn này không được coi là thành phần mạch chính của pectin. Gốc carboxyl của acid galacturonide trong mạch pectin bị ester hóa (ở nhiều mức độ khác nhau) với methanol. Còn các gốc –OH ở vị trí C2 và C3 có thể bị acetyl hóa với tỉ lệ thấp (Hoàng Kim Anh, 2006).
Hình 1. 13: Cấu tạo đơn vị của chuỗi pectin
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 20
Pectin từ các nguồn khác nhau có khối lượng phân tử không giống nhau, dao động trong phạm vi rộng từ 20.000 – 50.000 Da (Mai Xuân Lương, 2001). Nguồn táo, mận đã thu được pectin có khối lượng phân tử từ 25.000 – 35.000 Da, trong khi pectin lấy từ vỏ cam lại có khối lượng phân tử đạt tới 50.000 Da (Lê Ngọc Tú, 2005).
1.2.3. Tính chất của pectin
Pectin thuộc nhóm chất đông tụ, được xem như là một chất phụ gia an toàn và được chấp nhận nhiều nhất trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.
Pectin công nghiệp là có dạng bột màu trắng, hút nước, dễ tan trong nước, không tan trong ethanol.
Pectin có tính chất keo háo nước nên chúng có khả năng hydrate hóa cao nhờ sự gắn các phân tử nước vào nhóm hydrôxyl của mỗi chuỗi polymethyl galacturonide. Ngoài ra, phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch. Nên khi làm giảm độ tích điện và hydrate hóa sẽ làm cho các sợi pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau, tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng bên trong (Nguyễn Văn khôi, 2006).
Pectin hòa tan trong nước, amoniac, dung dịch kiềm, carbonate natri và trong glycerine nóng. Độ hòa tan của pectin trong nước tăng lên khi mức độ ester hóa trong phân tử pectin tăng và khi khối lượng phân tử của pectin giảm. Pectin bị kết tủa bởi ethanol (Lê Ngọc Tú, 2005).
Pectin tự do, nó mất khả năng tạo đông khi có đường. Vì vậy để duy trì khả năng tạo gel của pectin hòa tan cần chú ý tránh môi trường kiềm hoặc tác dụng thủy phân của enzyme pectinase.
- Dung dịch pectin có độ nhớt cao. Nếu muốn thu dịch quả ép thì dung dịch này bất lợi, người ta phải dùng enzyme pectinase để thủy phân pectin, giảm độ nhớt.
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 21
acid pectinic (thường dưới dạng muối Ca2+ và Mg2+) và các chất đơn giản khác như rượu methylic, acid acetic, arabinose, galactose.
Pectin hòa tan khi bị tác dụng của chất kiềm loãng hoặc enzyme pectinase sẽ giải phóng nhóm methyl dưới dạng rượu methylic, polysaccharide còn lại khi đó gọi là acid pectin tự do, nghĩa là chứa acid polygalacturonic. Acid pectin có thể tạo nên dạng muối canxi pectat, chất này chuyển thành dạng kết tủa dễ dàng, do đó được dùng để định lượng pectin.
1.3. Phân loại và các chỉ số đặc trưng 1.3.1.1. Phân loại 1.3.1.1. Phân loại
a. Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử
HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao (HMP): MI > 7%, trong phân tử pectin có trên 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE > 50%).
LMP (Low Methoxy/ Pectin): Nhóm có chi số methoxyl thấp: MI < 7%, khoảng từ 3 + 5%, trong phân tử pectin có dưới 50% các nhóm acid bị ester hóa
(DE <50%).
Hình 1. 14 Công thức HMP
SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 22
b. Theo khả năng hòa tan trong nước
- Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): Pectin hòa tan là
polysacharide cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl.
-Pectin không hòa tan (protopectin): Là dạng kết hợp của pectin với
araban (polysaccharide ở thành tế bào). 1.3.1.2. Chỉ số đặc trưng
Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau
- Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện methyl hóa, là phần trăm khối lượng
nhóm
methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử. Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứng với chi số methoxyl bằng 16,3% còn các pectin tách ra từ thực vật