Cascara và Công nghệ lên men bằng Lợi khuẩn-Enzymes tiên tiến của công ty TNHH Việt Thảo Nhiên được cấp bằng sáng chế tại Mỹ, là lựa chọn tuyệt vời cho sức khỏe

1. Giới thiệu

Cascara (vỏ quả cà phê) đang thu hút nhiều sự chú ý nhờ hàm lượng chất chống oxy hóa cao, đặc biệt là các hợp chất phenolic như acid chlorogenic (CGA), acid caffeic (CA), và acid protocatechuic (PCA). Những hợp chất này đã được nghiên cứu và chứng minh mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm khả năng chống oxy hóa, kháng viêm và giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như tiểu đường, tim mạch, và ung thư [1; 2; 3]. Trong khi trà xanh lên men (trà đen) (tên khoa học là Camellia sinensis) cũng chứa nhiều chất chống oxy hóa, nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng cascara vượt trội về mặt này [4; 5].

Cascara hay vỏ quả cà phê đã nổi lên như một nguyên liệu có giá trị cao với khả năng chống oxy hóa vượt trội. Trong khi trà đen (Camellia sinensis) từ lâu đã được coi là nguồn chất chống oxy hóa phổ biến, các nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng Cascara, đặc biệt khi được xử lý bằng công nghệ Lợi khuẩn-Enzyme tiên tiến của nhóm nghiên cứu được cấp Bằng sáng chế Hoa Kỳ US 12,102,099 B1, có chỉ số chống oxy hóa cao vượt trội hơn, mang lại nhiều lợi ích sức khỏe hơn cũng như khả năng áp dụng quy mô công nghiệp dễ dàng hơn và kiểm soát an toàn vệ sinh thực phẩm tốt hơn. Sự kết hợp giữa tiềm năng sinh học của Cascara và sáng tạo công nghệ đã tạo ra lợi thế cạnh tranh rõ ràng trên thị trường thực phẩm và nước giải khát.

2. Phương pháp nghiên cứu:

2.1. Mẫu kiểm

• Trà đen: Được thu thập từ một thương hiệu thương mại phổ biến (trà xanh đã qua lên men và sao khô).

• Cascara: Được thu thập từ quả cà phê Arabica, Robusta từ các vùng sản xuất cà phê lớn như Brazil và Nicaragua, Việt Nam, Lào (vỏ cà phê đã được xử lý enzyme và sấy khô).

2.2. Quy trình kiểm tra:

Các mẫu được chiết xuất ở tỷ lệ 3% (khối lượng/ thể tích) bằng cách sử dụng nước nóng 95°C, ngâm trong 10 phút và lọc qua màng lọc giấy [6].

2.3. Phương pháp đo lường ORAC

Chỉ số ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity) được sử dụng để đánh giá khả năng chống oxy hóa của các mẫu. Các hợp chất phenolic như chlorogenic acid (CGA), protocatechuic acid (PCA), và caffeic acid (CA), được phân tích bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [6; 7].

3. Kết quả nghiên cứu

3.1. Chỉ số ORAC

Kết quả cho thấy cascara có chỉ số ORAC cao hơn trà đen một cách đáng kể:

• Cascara: Chỉ số ORAC đạt 702.32 µmol Trolox/g, cao hơn trà đen là 627.14 µmol Trolox/g. Một số nguồn thậm chí báo cáo rằng chỉ số ORAC của cascara có thể lên tới 343900 µmol TE/100g, vượt trội so với nhiều thực phẩm giàu chất chống oxy hóa khác [4]. Kết quả xét nghiệm đối với mẫu Cascara Arabica của Viện Nghiên cứu Phát triển Nguyên liệu Thiên nhiên cho thấy chỉ số ORAC của Cascara sấy khô là: 343.905 µmol TE/100g, trong khi của Trà Đen sấy khô là: 58.546 µmol TE/100g, của dịch cốt cascara chiết suất là: 45.113 µmol TE/100g [5].

3.2. Hàm lượng các hợp chất phenolic

• Acid chlorogenic: Cascara chứa lượng lớn acid chlorogenic, tăng từ 5.4 mg/100 mL lên 10.7 mg/100 mL trong quá trình lên men, trong khi trà xanh lên men có hàm lượng thấp hơn.

• Acid caffeic: Cascara cũng chứa hàm lượng cao acid caffeic, góp phần vào khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ.

• Acid protocatechuic: Dù trà đen có hàm lượng acid protocatechuic cao hơn, nhưng tổng thể các hợp chất phenolic trong cascara vẫn mạnh hơn về khả năng chống oxy hóa [4].

4. Phân tích công dụng của chất chống oxy hóa

Cả ba hợp chất phenolic chính trong cascara - acid chlorogenic, acid caffeic và acid protocatechuic đều có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do các gốc tự do gây ra. Nghiên cứu và các bằng sáng chế gần đây đã chứng minh hiệu quả của những hợp chất này trong việc cải thiện sức khỏe tổng thể. Theo đó, khi so sánh kết quả của bằng sáng chế này với các nghiên cứu khác trước đây đã chỉ ra rằng:

- Hàm lượng polyphenols tổng số của cascara cao hơn rất nhiều so với nho, kiwi, và dâu tây [8; 9].

4.1. Acid chlorogenic

Bằng sáng chế Hoa Kỳ US 12,102,099 B1 đã chứng minh rằng acid chlorogenic (CGA) là một trong những hợp chất chính được chiết xuất hiệu quả từ vỏ cà phê thông qua quá trình thủy phân enzymes và lên men. Kết quả cho thấy có sự gia tăng rất lớn về hàm lượng CGA trong các mẫu đối chứng (nguyên liệu cascara chưa qua xử lý), và sau khi lên men bằng những chủng Lợi khuẩn khác nhau (Hình 3). Đáng chú ý, điều này xảy ra rõ ràng khi so sánh ở giai đoạn chưa xử lý, sau khi enzymatic, và sau khi lên men, ở cả 3 loại nguyên liệu cascara khác nhau (Arabica, Robusta, và Liberia) (Hình 4-6).

NGA có tác dụng:

• Chống oxy hóa: Bảo vệ tế bào khỏi các gốc tự do và giảm stress oxy hóa [1; 2].

• Kháng viêm: Hợp chất này cũng giúp giảm viêm, một yếu tố quan trọng trong việc ngăn ngừa các bệnh mãn tính như bệnh tim mạch [2; 3].

4.2. Acid caffeic

Acid caffeic (CA), theo sáng chế US 12,102,099 B1cũng được chiết xuất với nồng độ cao từ vỏ cà phê thông qua công nghệ enzyme-probiotic. Tương tự như CGA, CA cũng cho thấy những xu hướng tăng cường rất rõ ràng (Hình 7-10).

CA có tác dụng:

• Chống oxy hóa: Giúp ngăn ngừa tổn thương tế bào và bảo vệ cơ thể khỏi các gốc tự do [1; 2].

• Bảo vệ sức khỏe tim mạch: Các nghiên cứu cho thấy CA có khả năng giảm nguy cơ các bệnh liên quan đến tim mạch [4].

4.3. Acid protocatechuic

Acid protocatechuic (PCA), một hợp chất quan trọng khác được đề cập trong bằng sáng chế cũng có khả năng chống oxy hóa và kháng viêm, giúp ngăn ngừa các tổn thương tế bào và cải thiện sức khỏe tổng thể. Quá trình chiết xuất PCA từ cascara thông qua công nghệ enzyme đã được cấp bằng sáng chế, chứng tỏ tính hiệu quả và tiềm năng của nó trong ngành công nghiệp thực phẩm chức năng và dược phẩm [4; 5].

Xu hướng tương tự với CGA và CA cũng diễn ra với PCA khi so sánh việc trước và sau khi lên men (Hình 11-14).

5. Đánh giá tiềm năng của cascara

5.1. Ngành thực phẩm và đồ uống

Với chỉ số ORAC cao và nồng độ các hợp chất phenolic giàu dinh dưỡng, cascara có tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm nước giải khát chức năng. Công nghệ enzyme-probiotic đã được cấp bằng sáng chế trong US 12,102,099 B1 giúp tối ưu hóa việc chiết xuất các hợp chất sinh học từ cascara, mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm đồ uống có lợi cho sức khỏe.

5.2. Ngành dược phẩm

Với khả năng chống oxy hóa và kháng viêm cao, cascara, cùng các hợp chất như PCA, CGA, và CA, đã mở ra những tiềm năng mới trong việc phát triển các sản phẩm dược phẩm hỗ trợ điều trị bệnh viêm nhiễm, bệnh mãn tính và cải thiện sức khỏe tổng thể.

5.3. Ngành hóa mỹ phẩm

Khả năng chống oxy hóa cao, chống lão hoá, tẩy tế bào chết, giúp sáng mịn da.

6. Kết luận

Nghiên cứu và bằng sáng chế US 12,102,099 B1 đã khẳng định cascara là một nguồn cung cấp các hợp chất phenolic mạnh mẽ với nồng độ cao. Các hoạt chất chống oxy hóa có hàm lượng khá cao thậm chí cao hơn nhiều lần so với trà và các loại trái cây như Dâu Tây, KiWi, Nho, bao gồm acid chlorogenic, acid caffeic và acid protocatechuic. Nhờ vào công nghệ Lợi khuẩn-Enzymes tiên tiến, xử lý qua quy trình thủy phân enzymes và lên men, cascara có thể cung cấp một lựa chọn tuyệt vời cho các ngành công nghiệp thực phẩm, nước giải khát và dược phẩm, mang lại giá trị dinh dưỡng và sức khỏe cao.

Tác giả:

I/ Tiến sĩ Nguyễn Quỳnh Anh

(Viện Công nghệ Sinh học Tiên tiến, Đại học Quốc Gia Chonnam, Hàn Quốc; Giám đốc Công ty TNHH Khoa học & Công nghệ LAB2LIFE, TP.HCM)

II/ Tiến sĩ Trịnh Thị Phi Ly

(Trưởng Khoa Hóa Sinh Hóa Dược, Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học & Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM).

Tài liệu tham khảo:

[1] Surma S, Oparil S (2021) Coffee and arterial hypertension. Current hypertension reports 23(7):38

[2] Hejna et al. (2021) Potential applications of by-products from the coffee industry in polymer technology–Current state and perspectives. Waste Management 121:296-330

[3] Tucker C et al. (2011) Coffee Culture: Local Experiences, Global Connections (2nd ed.). vol 35. Routledge, p 368-369.

[4] Heeger et al. (2017) Bioactives of coffee cherry pulp and its utilisation for production of Cascara beverage. Food Chem. 15:221:969-975. doi: 10.1016/j.foodchem.2016.11.067.

[5] Magdalena et al. (2013). Analysis of Antioxidant Activity, Chlorogenic Acid, and Rutin Content of Camellia sinensis Infusions Using Response Surface Methodology Optimization. Food Analytical Methods 7. DOI: 10.1007/s12161-014-9847-1.

[6] Kedare SB, Singh RP (2011) Genesis and development of DPPH method of antioxidant assay. Journal of Food Science and Technology 48(4):412-422 doi:10.1007/s13197-011-0251-1.

[7] Thouri et al. (2017) Effect of solvents extraction on phytochemical components and biological activities of Tunisian date seeds (var. Korkobbi and Arechti). BMC Complementary and Alternative Medicine 17(1):248 doi:10.1186/s12906-017-1751-y.

[8] EFSA Panel on Nutrition, Novel Foods and Food Allergens (NDA) (2022). Safety of dried coffee husk (cascara) from Coffea arabica L. as a Novel food pursuant to Regulation (EU) 2015/2283.

[9] Wu et al. (2004). Lipophilic and hydrophilic antioxidant capacities of common foods in the United States; J Agric Food Chem. 16;52(12):4026-37. doi: 10.1021/jf049696w.