Phát triển phương pháp chiết xuất chất quý anthocyanins từ hoa bụp giấm

Trong cây bụp giấm, loài cây có hoa màu đỏ sẫm đang được trồng ở nhiều nơi trên khắp Việt Nam, có một hoạt chất quý, anthocyanins. Hiện nay các nhà khoa học Việt Nam đang phát triển nhiều cách khác nhau để phân lập hoạt chất này.

Từ nhiều năm nay, ở nhiều vùng đất từ Bắc vào Nam, cây bụp giấm (Hibiscus subdariffa L.) được trồng nhờ khả năng dễ thích nghi với nhiều loại thổ nhưỡng, khí hậu khác nhau và dùng làm nguyên liệu chế biến thực phẩm, đồ uống ¹… Tuy nhiên, những đài hoa bụp giấm màu đỏ sẫm còn có nhiều hoạt chất quý còn chưa được khai thác.

Một trong những hoạt chất đó của cây bụp giấm là anthocyanins, một nhóm chất có màu tía, đỏ sẫm và xanh lam thường được tìm thấy ở thực vật. Các nhà nghiên cứu đều cho đây là lớp hợp chất thú vị, dễ tan trong nước và có một tác động rất mạnh vào các đặc tính cảm quan của cây cối vì chúng đem lại từ màu đỏ đến màu xanh cho rau quả. Chúng đóng vai trò quan trọng trong thụ phấn và thông qua hấp thụ ánh sáng, bảo vệ cây khỏi tia cực tím và lạnh. Màu sắc của một số bộ phận, ví dụ như cánh hoa có thể thay đổi trong quá trình phát triển thông qua sự tổng hợp nhiều hay ít lượng và cả quá trình a xít hóa của không bào.

Màu chứa anthocyanin được sử dụng rộng rãi như chất tạo màu thực phẩm tự nhiên, tuy nhiên màu sắc và độ bền của những màu này đều dễ bị ảnh hưởng của độ pH, ánh sáng, nhiệt độ và cấu trúc. Tại độ pH có tính a xít thì anthocyanins mang sắc tố đỏ và chuyển sang màu xanh lam khi ở môi trường cơ bản. Ở độ pH cơ bản, anthocyanins không bền và có xu hướng phân rã thành hợp chất ô xi hóa màu nâu.

Bên cạnh đó, các hợp chất này còn có tiềm năng hữu dụng như các thành phần dược thực phẩm vì chúng có vô số lợi ích cho sức khỏe. Nhiều nghiên cứu in vitro (trên ống nghiệm), trên động vật và trên người đã đánh giá tiềm năng sinh học và dược học của các phân tử và chứng minh chúng có khả năng chống lại các stress ô xi hóa, chống vi sinh vật, và trung hòa sự tiến triển của vô số bệnh không truyền nhiễm như suy giảm thần kinh, tinh mạch, bệnh chuyển hóa và ung thư. Anthocyanins được biết đến với việc bảo vệ chức năng thị giác cùng với vitamin A, các carotene. Chưa có nghiên cứu nào thấy tác dụng phụ của dẫn xuất anthocyanin, ngay cả khi sử dụng liều cao, vì vậy, chúng có nhiều tiềm năng sử dụng để ngăn ngừa và điều trị nhiều loại bệnh khác nhau.  

Với các đặc tính này, anthocyanins thu hút sự chú ý của cả giới nghiên cứu và công nghiệp với những gợi mở về ứng dụng mới. Nhiều người cho rằng, tiềm năng này sẽ góp phần làm tăng giá trị thương mại của anthocyanins. Do đó, cần phát triển các công nghệ phù hợp để phân tách và chiết xuất hiệu quả anthocyanins từ thực vật và xác định các hoạt tính sinh học của chúng.

Hoa bụp giấm chứa khoảng 1,5 % anthocyanins, tương đương với hàm lượng trong quả mâm xôi và cao hơn nhiều loài thực vật khác. Do đó, một số nhóm nghiên cứu ở Việt Nam đã tập trung vào nghiên cứu các phương pháp tách chiết hiệu quả nhất. Một trong số đó là nhóm nghiên cứu gồm các thành viên ở Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm, ĐH Bách khoa (ĐHQG-HCM).

Họ đã xuất bản bài báo “Anthocyanin isolation from Hibiscus sabdariffa L. flowers by extraction, macroporous D101 resin purification, and biological evaluation” (Phân lập anthocyanin từ hoa bụp giấm (Hibiscus sabdariffa L) bằng chiết xuất, tinh chế nhựa hấp thụ D101 và đánh giá sinh học), xuất bản trên Journal of Agriculture and Food Research và “Anthocyanin isolation from Hibiscus sabdariffa L. flowers by extraction, macroporous D101 resin purification, and biological evaluation”, xuất bản trên Journal of Agriculture and Food Research.

Thông thường chiết xuất anthocyanin từ hoa bụp giấm thường đi kèm với một số tạp chất như đường ở dạng hòa tan, protein, acid hữu cơ. Việc loại bỏ tạp chất không mong muốn đòi hỏi trải qua nhiều giai đoạn và thao tác có thể làm tăng chi phí. Vì vậy nhóm nghiên cứu muốn cải thiện độ tinh khiết của anthocyanins trong dung dịch anthocyanin chiết xuất từ hoa bụp giấm mà vẫn có tính kinh tế.

Để thực hiện nghiên cứu, họ thu thập hoa bụp giấm trồng ở Ea Kar, Ea Kar tỉnh Đắc Lắc. Sau đó họ sử dụng phương pháp sắc ký nhựa hấp phụ D101 macroporous, một phương pháp đã được chứng minh hiệu quả trong việc tách các hợp chất có hoạt tính sinh học khỏi khỏi thực vật do khả năng hấp phụ cao, ít tốn kém, có khả năng tái sinh. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã sử dụng phương pháp này như công nghệ quan trọng trong quá trình hiện đại hóa các bài thuốc Trung y truyền thống. Hơn nữa, nhiều loại nhựa macroporous có thể đáp ứng các tiêu chuẩn của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) nên các hợp chất tinh khiết được tách chiết có thể chấp nhận là thành phần thực phẩm hoặc thực phẩm chức năng. Gần đây, phương pháp này đã được nghiên cứu sâu và ứng dụng thành công để tách và tinh chế nhiều loại hợp chất tự nhiên có hoạt tính dược lý như anthocyanin, saponin, alkaloids…

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện một quy trình phù hợp với các chất mang là maltodextrin và gôm Ả rập, tốc độ dòng chảy vật liệu, nhiệt độ tại mức 144°C và 7 mL/phút để thu được anthocyanin ở dạng bột với 100,22 mg/g anthocyanin, hiệu suất 93,87%. Anthocyanin thu được có độ ẩm 5,14%, độ hòa tan cao, dễ nén và có độ bền về màu sắc tại nhiệt độ khoảng 30°C và môi trường có độ kiềm nhẹ.

Thêm vào đó, nhóm nghiên cứu đã chứng minh được các hoạt tính sinh học tiềm năng của anthocyanin từ mẫu thu được, bao gồm khả năng chống ô xy hóa, kháng nấm, kháng khuẩn, kháng viêm.

“Phương pháp này chứng tỏ sự an toàn và hiệu quả cũng như phù hợp với sự chuẩn bị tinh chế quy mô lớn anthocyanins tinh khiết từ hoa bụp giấm. Nghiên cứu đề xuất các hợp chất tự nhiên có tiềm năng sử dụng cao trong thực phẩm, công nghiệp dược phẩm”, nhóm nghiên cứu viết trong công bố.

Trong nghiên cứu trước đây, họ đã thực hiện một quá trình cải thiện hiệu suất chiết xuất anthocyanin từ hoa bụp giấm bằng việc kết hợp enzyme cellulase và vi sóng.

Các nhà nghiên cứu cho rằng, các nghiên cứu mà mình đã thực hiện chứng tỏ có tiềm năng cao trong áp dụng tách chiết anthocyanin từ hoa bụp giấm ở quy mô lớn một cách an toàn và hiệu quả. Những đặc tính thu được từ hoạt chất này dự báo khả năng ứng dụng đa dạng hóa trong nhiều loại sản phẩm khác nhau. Tuy nhiên, để làm được điều đó, họ đề xuất những nghiên cứu sâu hơn về sự hoạt hóa của anthocyanin trong các mô hình tế bào và động vật.

———————————-

Nguồn tham khảo:

Nhon Thi Ngoc Hoang et al. “Research on optimization of spray drying conditions, characteristics of anthocyanins extracted from Hibiscus sabdariffa L. flower, and application to marshmallows”. Food science and Nurtrition. 2024

Thi Ngoc Nhon Hoang et al. “Anthocyanin isolation from Hibiscus sabdariffa L. flowers by extraction, macroporous D101 resin purification, and biological evaluation”. Journal of Agriculture and Food Research. 2023

Roberto Mattioli et al. “Anthocyanins: A Comprehensive Review of Their Chemical Properties and Health Effects on Cardiovascular and Neurodegenerative Diseases”. Molecules. 2020

Suo Chen et al. “A facile macroporous resin-based method for separation of yellow and orange Monascus pigments”. Food Sci Biotechnol. 2021

Chú thích:

1. https://nongthonmoithuathienhue.vn/san-pham-chu-luc/31102023-8/