Polyphenol

Polyphenol là chất chuyển hóa thứ cấp của thực vật và thường tham gia vào quá trình bảo vệ chống lại bức xạ tia cực tím hoặc sự xâm nhập của mầm bệnh. Trong thập kỷ qua, người ta đã quan tâm nhiều đến lợi ích sức khỏe tiềm ẩn của polyphenol thực vật trong chế độ ăn uống như chất chống oxy hóa.

Các nghiên cứu dịch tễ học và các phân tích tổng hợp liên quan cho thấy rằng việc tiêu thụ lâu dài các chế độ ăn giàu polyphenol thực vật giúp bảo vệ chống lại sự phát triển của ung thư, bệnh tim mạch, tiểu đường, loãng xương và các bệnh thoái hóa thần kinh. Polyphenol thực vật trong thực phẩm là các hợp chất hoạt tính sinh học tự nhiên đang ngày càng thu hút sự chú ý của các nhà khoa học thực phẩm và chuyên gia dinh dưỡng vì các đặc tính dinh dưỡng của chúng. Trên thực tế, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng chế độ ăn giàu polyphenol có tác dụng bảo vệ chống lại hầu hết các bệnh mãn tính. Tuy nhiên, những lợi ích sức khỏe này liên quan chặt chẽ đến cả hàm lượng polyphenol và khả dụng sinh học, do đó phụ thuộc vào nguồn gốc, chất nền thực phẩm, quá trình chế biến, tiêu hóa và chuyển hóa tế bào của chúng.

Mặc dù hầu hết các loại trái cây và rau quả là nguồn cung cấp polyphenol có giá trị nhưng chúng thường không được tiêu thụ thô. Thay vào đó, chúng trải qua một số bước chế biến, công nghiệp hoặc trong nước (ví dụ: làm lạnh, gia nhiệt, làm khô, lên men, v.v.), ảnh hưởng đến hàm lượng, khả năng tiếp cận sinh học và khả dụng sinh học của chúng.

Tiến bộ gần đây về dinh dưỡng và y học đã thay đổi cách thức chăm sóc sức khỏe được hình thành và cung cấp. Một cuộc cách mạng công nghệ mang tầm vóc quốc tế đang thúc đẩy sự thay đổi nhanh chóng này từ chăm sóc sức khỏe truyền thống sang y học chính xác bằng cách thiết lập các chương trình và mạng lưới nghiên cứu chưa từng có, ưu tiên phòng chống bệnh tật và nâng cao sức khỏe chủ yếu thông qua các phương pháp tiếp cận dựa trên lối sống và chế độ ăn uống. Một lĩnh vực dinh dưỡng chính xác mới nổi gần đây tập trung vào tỷ lệ khả dụng sinh học và có thể chuyển hóa của thực phẩm ăn vào với các lợi ích sức khỏe đã được khẳng định đã được phát triển. Trong bối cảnh này, polyphenol có nguồn gốc thực vật có liên quan đến một số lợi ích sức khỏe và được coi là thực phẩm có hoạt tính sinh học.

Polyphenol là nhóm chất chống oxy hóa trong chế độ ăn uống lớn nhất được biết đến với khả năng loại bỏ các gốc tự do, "tặng" nguyên tử hydro, điện tử hoặc cation kim loại chelate ("Chelate" là phức chất vòng càng giữa các hợp chất hữu cơ có dẫn xuất từ Amino axit, Polycacboxylic axit với các ion kim loại). Do các cơ chế này, chúng có tác dụng bảo vệ và phòng ngừa chống lại một số bệnh không lây nhiễm (NCD), bao gồm các bệnh tim mạch (CVDs), ung thư và tiểu đường.

Tuy nhiên, ảnh hưởng đến sức khỏe của polyphenol trong chế độ ăn uống được xác định bởi khả dụng sinh học của chúng ở một mức độ lớn, được định nghĩa là phần polyphenol được giải phóng từ chất nền thực phẩm, được chuyển hóa, hấp thụ và có thể áp đặt hoạt tính sinh học của nó lên các tế bào hoặc mô đích. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh khả dụng của polyphenol, bao gồm hàm lượng ban đầu trong thực phẩm, chất nền thực phẩm, hệ vi sinh vật đường ruột và quá trình chế biến thực phẩm. Trên thực tế, hầu hết các loại trái cây và rau quả thường không được ăn sống. Thay vào đó, chúng trải qua các bước chế biến (ví dụ: làm lạnh, gia nhiệt, sấy khô, lên men, v.v.) ảnh hưởng đến hàm lượng, khả năng tiếp cận sinh học và khả dụng sinh học của chúng. Hàm lượng polyphenol cuối cùng và khả dụng sinh học trong thực phẩm đã qua chế biến phụ thuộc vào các yếu tố như bản chất của quá trình, thời gian xử lý và nền thực phẩm đã trải qua kỹ thuật chế biến.

Các loại và nguồn polyphenol

Nhóm chất chống oxy hóa lớn nhất có trong chế độ ăn uống của con người là các hợp chất phenolic, với hơn 8000 cấu trúc khác nhau đã được xác định cho đến nay. Thực vật tạo ra các chất chuyển hóa thứ cấp này để phản ứng lại sự tấn công của tia cực tím hoặc mầm bệnh. Cấu trúc phân tử dựa trên một hoặc một số vòng thơm và ít nhất một nhóm hydroxyl (phenol). Chúng có thể có cấu trúc đơn giản (chẳng hạn như trong trường hợp axit phenolic) hoặc cấu trúc phức tạp (chẳng hạn như trong trường hợp flavonoid).

Dựa trên cấu trúc phân tử, phenol được chia thành năm nhóm chính: axit phenolic, flavonoid, stilbene, coumarin và tannin. Vì axit phenolic và flavonoid hầu hết đã được điều tra trong các nghiên cứu báo cáo mối liên quan giữa quá trình chế biến thực phẩm với hàm lượng polyphenol và sinh khả dụng, hai loại này sẽ được thảo luận chi tiết hơn.

1. Axit phenolic.

Axit phenolic là polyphenol không phải flavonoid và đại diện điển hình của chúng là axit hydroxybenzoic (ví dụ: axit gallic, p -hydroxybenzoic, vanillic và syringic) và axit hydroxycinnamic (ví dụ: ferulic, caffeic, p -coumaric, axit chlorogenic và axit sinapic). Chúng tồn tại ở dạng liên kết hoặc tự do trong trái cây và rau quả. Ngũ cốc và hạt đặc biệt giàu axit phenolic liên kết, được giải phóng sau phản ứng thủy phân bằng axit hoặc kiềm hoặc phản ứng enzym. Các nguồn cung cấp axit phenolic tốt là trái cây (táo, anh đào, quả mọng và các sản phẩm của chúng, chẳng hạn như rượu vang), rau (bông cải xanh, rau diếp và cà chua), các loại đậu, ngũ cốc và hạt cà phê.

2. Flavonoid.

Flavonoid là một nhóm lớn các polyphenol thường chứa hai vòng thơm được liên kết bởi một dị vòng. Các lớp con của chúng được phân biệt bởi sự khác biệt về cấu trúc dựa trên dị vòng này. Các phân nhóm này bao gồm anthocyanins, flavan-3-ols, flavon, flavanones và flavonols.

Flavone, flavonols và flavanones phân bố rộng rãi trong thực vật. Các flavon và các flavonol dẫn xuất của chúng, cũng như các sản phẩm được acyl hóa của chúng, đại diện cho phân nhóm polyphenol lớn nhất. Ví dụ, quercetin và kaempferol là các aglycones flavonol được tìm thấy phổ biến nhất, và chỉ riêng chúng đã có khoảng 300 kết hợp glycosidic khác nhau. Các nguồn flavone có liên quan nhất là trái cây họ cam quýt, mùi tây, rau diếp và nho, trong khi flavanone chủ yếu có trong cam quýt và các sản phẩm dựa trên chúng. Trong số tất cả các flavanones, hesperidin và naringenin là những đại diện tiêu biểu. Các nguồn thực phẩm giàu flavonols bao gồm mận, táo, hành tây và quả việt quất, với kaempferol và quercetin là những đại diện chính.

Flavanol là một nhóm polyphenol rất phức tạp, bao gồm các hợp chất từ flavan-3-ols đơn phân đến proanthocyanidin cao phân tử. Proanthocyanidins là tiền chất của anthocyanidins, được tạo ra trong điều kiện axit do sự phân cắt chuỗi cao phân tử. Các flavanols đơn phân được xác định phổ biến nhất trong các nguồn thực phẩm là các catechin chủ yếu có trong trà, nho, rượu vang đỏ, ca cao và sô cô la.

Anthocyanidins là hợp chất tạo ra các sắc tố đỏ, xanh và tím trong trái cây và rau quả, cánh hoa và một số loại ngũ cốc, chẳng hạn như gạo đen. Vì chúng chủ yếu hiện diện dưới dạng glycoside, chúng thường được gọi là anthocyanins. Trong số 31 anthocyanidin được biết đến hiện nay, những anthocyanidin được xác định thường xuyên nhất trong thực vật là cyanidin, delphinidin và pelargonidin. Trên thực tế, 90% cấu trúc của anthocyanins dựa trên các hợp chất này và các dẫn xuất của chúng. Một số yếu tố ảnh hưởng đến màu sắc của anthocyanins, chẳng hạn như độ pH và mức độ hydroxyl hóa. Tùy thuộc vào các yếu tố này, các hợp chất phenolic này có thể tạo ra màu xanh, đỏ hoặc tím cho thực vật. Nhiều loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật là nguồn cung cấp các phenol tốt này, với nho, rượu vang đỏ, quả mọng và một số loại rau là những đại diện điển hình. Các nguồn và loại polyphenol đa dạng được thảo luận ở trên là có giá trị, và do đó, rất đáng để nghiên cứu về khả dụng sinh học và lợi ích sức khỏe của chúng theo các tài liệu khoa học có sẵn cho đến nay.

Chế biến và bảo quản Polyphenol

Trong quá trình chế biến, phương pháp gia nhiệt thường áp dụng để chế biến - bảo quản phenolic hữu cơ hầu phục vụ cho nhu cầu của xã hội. Xử lý nhiệt thường được áp dụng trong chế biến thực phẩm ở cả môi trường gia đình và công nghiệp. Các phương pháp chế biến này bao gồm luộc, chiên, hấp, nướng, hầm và rang trong lò truyền thống, lò vi sóng và lò hấp. Nhiệt cũng được sử dụng trong các quá trình biến đổi truyền thống khác như nướng, rang cà phê, sấy khô, đóng hộp, thanh trùng và khử trùng. Số phận của polyphenol trong quá trình xử lý nhiệt phần lớn phụ thuộc vào phương pháp được áp dụng. Tuy nhiên, đồng thời, chúng dễ bị oxy hóa hơn, và số nhiều có khả năng biến tính trong quá trình xử lý. Sấy khô là một quá trình bảo quản nhằm mục đích làm giảm độ ẩm của thực phẩm bằng cách sử dụng truyền nhiệt và truyền khối. Vì rau quả dễ bị hư hỏng do vi sinh vật và sinh hóa do hàm lượng nước cao (có thể lên đến hơn 80%), việc sấy khô làm giảm hoạt tính của nước và tạo ra sản phẩm cuối cùng ổn định với thời hạn sử dụng kéo dài. Một số phương pháp này bao gồm làm khô bằng hút chân không, làm khô bằng năng lượng mặt trời, làm khô bằng không khí và làm khô bằng đông lạnh.

Tuy nhiên, chỉ có phương pháp duy nhất là làm khô bằng phương pháp thăng hoa trong điều kiện chân không (CKTH) là bảo toàn được hình dáng, màu sắc cũng như các hoạt tính sinh học của chúng so với lúc ban đầu. Mặt khác, Sấy CKTH là cách triệt tiêu triệt để các vi sinh vật bất lợi cho sức khỏe của con người, do: i) Giai đoạn làm đông sâu: Tế bào chất của các VSV ngoại lai sẽ được đông cứng, thành tinh thể sắc cạnh và làm rách màng tế bào. ii) Khi môi trường chân không được thiết lập, do độ chênh áp suất trong ngoài màng tế bào của các VSV, tế bào VSV sẽ bị vỡ toang. iii) Sau khi sấy, độ chứa ẩm còn lại là cực thấp, không có môi trường cho VSV phát triển.

Sấy Chân Không Thăng Hoa (CKTH), hay còn gọi là "Sấy đông khô" là cách lấy nước ra khỏi vật sấy "đỉnh" nhất hiện nay, bởi vì với cách sấy này, vật sấy sẽ giữ nguyên hình dáng, màu sắc, tính chất sinh hóa với độ chứa ẩm còn lại thấp nhất, và quan trọng hơn hết là ta có thể "hoàn nguyên" sản phẩm trở lại trạng thái ban đầu khi ngâm vào nước. Sự khô kiệt của ẩm trong sản phẩm sau sấy đã tạo điều kiện giữ nguyên các tính chất của nó trong một thời gian khá dài mà không cần dùng đến các loại hóa chất bảo quản như thường thấy trên các sản phẩm bày bán hiện nay. Để làm được điều đó, đầu tiên vật sấy sẽ được làm đông cho đến khi tâm sản phẩm đạt -35 độ C, sau đó, hút chân không và cấp nhiệt cho sản phẩm bằng bức xạ nhiệt để quá trình thăng hoa (chuyển từ nước đá sang hơi) xảy ra. Ẩm độ sản phẩm sau sấy sẽ đạt từ 1.5 đến 2%.Người ta đã sấy CKTH huyết tương, sau đó đưa ra chiến trường và hoàn nguyên trở lại để phục vụ cho thương binh trong chiến tranh thế giới lần thứ 2. 

Đây là hướng phát triển đúng đắn trong lĩnh vực chế biến-bảo quản các Polyphenol hữu cơ nhằm hướng đến phục vụ cho sức khỏe của con người trong vài thập niên sắp tới.

Hệ thống sấy chân không thăng hoa 30 kg/ mẻ do Công ty TNHH Đông Nguyên sản xuất (nguồn: Công ty TNHH Đông Nguyên) 

KS.Nguyễn Thanh Trí, Giám đốc Công ty TNHH Đông Nguyên