Tài liệu Nghiên cứu quy trình sản xuất trà túi lọc từ lá gai (boehmeria nivea)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ TÚI LỌC TỪ LÁ GAI (Boehmeria nivea) KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi MSSV: 1053010939 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2014 LỜI CẢM ƠN Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ của người khác. Trong suốt thời gian từ khi học tập ở giảng đường đại học cho đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Để hoàn thành đề tài thực tập tốt nghiệp này, lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy, cô giáo khoa công nghệ sinh học trường đại học Mở Tp.HCM đã dạy bảo và trang bị cho em những kiến thức bổ ích làm nền tảng cho em thực hiện đề tài. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới thầy Th.S Tạ Đăng Khoa, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian thực tập. Và nhân dịp này em xin gửi lời cảm ơn đến ba mẹ người đã sinh thành dưỡng dục và nuôi dạy em nên người để em có được ngày hôm nay. Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình và bạn bè những người đã hỗ trợ, cổ vũ động viên em thực hiện đề tài thực tập tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn ! GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa Báo Cáo Khóa Luận Tốt Nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH..................................................................................................... v DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. vii ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................. 1 PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................... 4 1.1 Tình hình sản suất và tiêu thụ trà túi lọc ........................................... 5 1.2 Tổng quan nguyên liệu ....................................................................... 6 1.2.1 Lá gai (Boehmeria nivea).............................................................. 6 1.2.1.1 Đặc điểm thực vật ..................................................................... 7 1.2.1.2 Thành phần hóa học ................................................................ 9 1.2.1.3 Tác dụng dược lý .................................................................... 10 1.2.2 Cỏ ngọt (Stevia rebaudiana) ....................................................... 11 1.2.2.1 Đặc điểm thực vật ................................................................... 11 1.2.2.2 Thành phần hóa học .............................................................. 13 1.2.2.3 Hoạt chất sinh học ................................................................. 14 1.2.2.4 Tác dụng dược lý ................................................................... 15 1.3 Quá trình chống oxy hóa .................................................................. 15 1.3.1 Gốc tự do .................................................................................... 15 1.3.2 Cơ chế chống oxy hóa ................................................................. 17 1.3.3 Chất chống oxy hóa .................................................................... 19 1.3.4 Các phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa ............... 24 1.3.4.1 Phương pháp TEAC ............................................................... 25 Huỳnh Thị Tường Vi i Báo Cáo Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa 1.3.4.2 Phương pháp DPPH .............................................................. 25 1.3.4.3 Phương pháp ORAC .............................................................. 25 1.3.4.4 Phương pháp TRAC ............................................................... 26 1.3.4.5 Phương pháp FRAP ............................................................... 26 1.4 Quá trình kháng khuẩn .................................................................... 26 1.4.1 Tính chất ..................................................................................... 26 1.4.2 Các phương pháp thử hoạt tính kháng khuẩn.......................... 27 1.4.2.1 Phương pháp sử dụng chất nền bán rắn................................ 27 1.4.2.2 Phương pháp sử dụng chất nền lỏng ..................................... 28 1.4.2.3 Thin-Layer Chromatography (TLC)–Bioautography (Sắc kí lớp mỏng) ............................................................................................. 29 1.5 Các phương pháp sử dụng................................................................ 29 1.5.1 Phương pháp trích ly ................................................................. 29 1.5.1.1 Các phương pháp trích ly ....................................................... 29 1.5.1.2 Các dung môi trích ly ............................................................. 30 1.5.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình trích ly ................................ 31 1.5.2 Phương pháp sấy ........................................................................ 32 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 34 PHẦN 2: 2.1 Vật liệu nghiên cứu ........................................................................... 35 2.1.1 Địa điểm thí nghiệm ................................................................... 35 2.1.2 Đối tượng thí nghiệm ................................................................. 35 2.1.3 Dụng cụ - thiết bị ........................................................................ 35 2.1.4 Các phương pháp phân tích....................................................... 36 2.2 Phương pháp nghiên cứu.................................................................. 37 2.2.1 Quy trình sản xuất dự kiến ........................................................ 37 Huỳnh Thị Tường Vi ii Báo Cáo Khóa Luận Tốt Nghiệp 2.2.2 GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa Thuyết minh quy trình ............................................................... 37 2.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu ............................................................ 37 2.2.2.2 Rửa sạch ................................................................................ 38 2.2.2.3 Sấy khô................................................................................... 38 2.2.2.4 Xay ......................................................................................... 38 2.2.2.5 Phối trộn ................................................................................ 38 2.2.2.6 Sao .......................................................................................... 38 2.2.2.7 Đóng gói ................................................................................. 39 2.2.3 Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................ 39 2.2.4 Bố trí thí nghiệm ........................................................................ 41 2.2.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát nguyên liệu ban đầu ........................ 41 2.2.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát các đặc tính sinh học đặc trưng của nguyên liệu .......................................................................................... 41 2.2.4.3 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu tỉ lệ phối trộn trà lá gai, cỏ ngọt đến chất lượng cảm quan sản phẩm cuối ............................................ 50 2.2.4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát nhiệt độ và thời gian sao trà đến chất lượng cảm quan sản phẩm cuối .......................................................... 52 2.2.4.5 Thí nghiệm 5: Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến chất lượng cảm quan sản phẩm cuối................................ 55 2.2.4.6 Thí nghiệm 6: Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly đến chất lượng cảm quan sản phẩm cuối................................ 56 2.2.4.7 Thí nghiệm 7: Thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm cuối ...................................................................................... 58 PHẦN 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .................................................................. 61 3.1 Kết quả các thí nghiệm ..................................................................... 62 3.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát nguyên liệu ban đầu ........................... 62 Huỳnh Thị Tường Vi iii Báo Cáo Khóa Luận Tốt Nghiệp 3.1.2 GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa Thí nghiệm 2: Khảo sát các đặc tính sinh học đặc trưng của nguyên liệu .............................................................................................. 63 3.1.3 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu tỉ lệ phối trộn trà lá gai, cỏ ngọt đến chất lượng cảm quan sản phẩm cuối ...................................................... 73 3.1.4 Thí nghiệm 4: Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sao trà đến chất lượng cảm quan sản phẩm cuối ................... 74 3.1.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát nhiệt độ trích ly gói trà thành phẩm đến chất lượng cảm quan sản phẩm....................................................... 77 3.1.6 Thí nghiệm 6: Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly đến chất lượng cảm quan sản phẩm cuối .................................. 79 3.1.7 Thí nghiệm 7: Thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm cuối ................................................................................................ 80 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 84 4.1 Kết luận ............................................................................................. 85 4.2 Kiến nghị ........................................................................................... 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 88 PHỤ LỤC .................................................................................................................. 90 Huỳnh Thị Tường Vi iv Báo Cáo Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Trà túi lọc ..................................................................................................... 5 Hình 1.2: Cây lá gai (Boehmeria nivea) ....................................................................... 7 Hình 1.3: Một vài loài thuộc chi gai ............................................................................. 7 Hình 1.4: Thân cây lá gai lúc non, lúc già .................................................................... 8 Hình 1.5: Hoa cây gai (hoa cái, hoa đực) ..................................................................... 9 Hình 1.6: Cỏ ngọt (Stevia rebaudiana) ....................................................................... 11 Hình 1.7: Công thức cấu tạo một số hợp chất sinh học có trong cỏ ngọt .................... 15 Hình 1.9: Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa .................................................. 18 Hình 1.11: α – Tocopherol ......................................................................................... 21 Hình 1.10: Vitamin C ................................................................................................ 22 Hình 1.12: Phản ứng của quercetin với gốc tự do superoxid ...................................... 24 Hình 1.13: Phản ứng trung hòa gốc DPPH ................................................................. 25 Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất trà túi lọc lá gai dự kiến ....................................... 37 Hình 2.2: Sơ đồ nghiên cứu ....................................................................................... 40 Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ dung môi trích ly ........................ 43 Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nguyên liệu : dung môi trích ly ......... 45 Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nhiệt độ - thời gian trích ly ...................... 47 Hình 2.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nhiệt độ và thời gian sao trà ..................... 53 Hình 3.1: Kết quả xác định hoạt chất sinh học Flavonoid........................................... 62 Hình 3.2: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến quá trình trích ly ............................................................................................................................... 64 Hình 3.3: Đồ thị thị thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu – dung môi đến quá trình trích ly ....................................................................................................................... 65 Huỳnh Thị Tường Vi v Báo Cáo Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa Hình 3.4: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến quá trình trích ly .................................................................................................................................. 68 Hình 3.5: Kết quả chống oxy hóa............................................................................... 69 Hình 3.6: Mối tương quan giữa nồng độ và hoạt tính chống oxy hóa của cao chiết lá gai và vitamin C......................................................................................................... 70 Hình 3.7: Khả năng kháng khuẩn gây bệnh của dịch chiết lá gai ................................ 72 Hình 3.8: Đồ thị thể hiện điểm cảm quan của các tỉ lệ phối trộn sản phẩm khác nhau 74 Hình 3.9: Hình ảnh trà lá gai ở các thời gian sao khác nhau ....................................... 76 Hình 3.10: Đồ thị biểu hiện sự tương quan giữa nhiệt độ và thời gian sao trà đến điểm chất lượng cảm quan ................................................................................................. 76 Hình 3.11: Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến chất lượng cảm quan của sản phẩm . 78 Hình 3.11: Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến chất lượng cảm quan của sản phẩm 80 Hình 3.12: Kết quả định tính trà lá gai và túi trà túi lọc lá gai .................................... 80 Hình 3.13: Hình ảnh túi trà lá gai và dịch chiết trà lá gai sản phẩm cuối ................... 81 Hình 4.1: Quy trình sản xuất trà túi lọc lá gai hoàn chỉnh........................................... 86 Huỳnh Thị Tường Vi vi Báo Cáo Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng giá trị dinh dưỡng cây lá gai ............................................................. 10 Bảng 2.2: Thành phần dịch chiết Cỏ ngọt thể hiện qua mẫu phân tích sắc ký lớp mỏng .................................................................................................................................. 13 Bảng 2.1: Bảng các phương pháp phân tích ............................................................... 36 Bảng 2.2: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nguyên liệu ban đầu ........................... 41 Bảng 2.3: Bảng bố trí thí nghiệm khảo nồng độ dung môi trích ly ............................. 42 Bảng 2.4: Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nguyên liệu : dung môi ...................... 44 Bảng 2.5: Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát nhiệt độ - thời gian trích ly ....................... 46 Bảng 2.6: Bố trí thí nghiệm thử hoạt tính chống oxy hóa của lá gai ........................... 48 Bảng 2.7: Bảng hàm lượng cỏ ngọt phối trộn ............................................................. 50 Bảng 2.8: Bảng điểm đánh giá cảm quan mùi vị sản phẩm trà ................................... 52 Bảng 2.9: Bảng bố trí thí nghiệm nhiệt độ, thời gian sao trà ....................................... 53 Bảng 2.10: Bảng điểm đánh giá cảm quan màu, mùi, vị sản phẩm trà ........................ 54 Bảng 2.11: Bố trí thí nghiệm nhiệt độ trích ly gói trà thành phẩm .............................. 55 Bảng 2.12: Bố trí thí nghiệm nhiệt độ trích ly gói trà thành phẩm .............................. 57 Bảng 3.13: Bảng điểm đánh giá cảm quan màu, mùi, vị sản phẩm trà ....................... 56 Bảng 3.14: Bảng các phương pháp đánh giá các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm cuối .. 58 Bảng 3.15: Bảng điểm đánh giá cảm quan từng chỉ tiêu màu, mùi, vị sản phẩm trà... 59 Bảng 3.1: Kết quả khảo sát nguyên liệu ban đầu ........................................................ 62 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến quá trình trích ly............................ 63 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu – dung môi đến quá trình trích ly ............ 65 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến quá trình trích ly ........................ 66 Bảng 3.5: Giá trị OD và HTCO (%) của cao chiết lá gai và vitamin C ....................... 69 Bảng 3.6: Khả năng kháng khuẩn của dịch chiết lá gai bằng ethanol .......................... 72 Huỳnh Thị Tường Vi vii Báo Cáo Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa Bảng 3.7: Bảng ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn đến vị của sản phẩm ............................ 73 Bảng 3.8: Bảng ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian sao đến điểm chất lượng cảm quan màu, mùi, vị của sản phẩm ......................................................................................... 75 Bảng 3.9: Bảng ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến điểm chất lượng cảm quan của sản phẩm trà ..................................................................................................................... 77 Bảng 3.10: Bảng ảnh hưởng thời gian trích ly đến điểm chất lượng cảm quan của sản phẩm trà ..................................................................................................................... 79 Bảng 3.11: Kết quả khảo sát chỉ tiêu chất lượng sản phẩm cuối ................................. 80 Bảng 3.12: Bảng điểm chất lượng sản phẩm cuối....................................................... 81 Huỳnh Thị Tường Vi viii Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa ĐẶT VẤN ĐỀ SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi Trang 1 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa Lão hóa và bệnh tật là những quá trình tự nhiên của cuộc sống mà tất cả mọi loài sinh vật đều phải trải qua và con người cũng không thoát khỏi quy luật này. Năm 1954, bác sĩ Denham Harman thuộc đại học Berkeley đã nhận ra sự hiện hữu của các gốc tự do trong cơ thể cũng chính là nguyên nhân gây ra các tổn thương cho tế bào dẫn đến lão hóa và bệnh tật. Các nghiên cứu ngày nay cho thấy, cơ thể con người có thể tự tạo ra các chất chống oxy hóa là các chất có khả năng ngăn ngừa, chống lại và loại bỏ các tác dụng độc hại của gốc tự do. Tuy nhiên, khi tuổi tác tăng lên hoặc tiếp xúc với môi trường độc hại, các gốc tự do sinh ra quá nhiều và cơ thể không đáp ứng đủ các chất chống oxy hóa do đó cần phải bổ sung thêm cho cơ thể. Có nhiều nguồn bổ sung chất chống oxy hóa khác nhau và các chất chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên ngày càng được quan tâm nghiên cứu bởi những lợi ích mà nó mang lại cho sức khỏe con người. Do đó, việc tìm ra nguồn nguyên liệu mới, rẻ, dồi dào và chứa nhiều hoạt chất sinh học có khả năng chống oxy hóa cao là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu cũng như các nhà sản xuất dược, thực phẩm. Qua quá trình tìm hiểu, có thể thấy được rằng lá gai là một loài thực vật phổ biến ở nước ta và nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là các nước nhiệt đới và cận nhiệt. Những nghiên cứu ngày nay cho thấy lá gai ngoài việc chứa nhiều chất dinh dưỡng như trong 100g lá gai có khoảng 22% protein, 9 – 29 g chất xơ, 15 – 17 g chất tro, trong lá gai còn có rất nhiều hoạt chất sinh học có lợi cho sức khỏe như chlorogenic acid, rhoifolin, acid palmitic, acid stearic, vitamin E… Tuy nhiên, hiện nay lá gai hầu như chỉ được sử dụng để làm các loại bánh cổ truyền như Bánh Ít lá gai với chất lượng cảm quan tốt mà những nghiên cứu sâu về lá gai còn rất hạn chế. Chính vì những lí do đó, nhằm khẳng định các hoạt chất quý giá có trong lá gai đồng thời tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào đang bị bỏ phí, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất trà túi lọc từ lá gai (Boehmeria nivea)”. Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành khảo sát quá trình trích ly lá gai để xác định các thông số tối ưu. Kế tiếp chúng tôi thực hiện định tính hoạt chất flavonoid, định lượng hàm lượng polyphenol tổng bằng phương pháp dùng thuốc thử Folin – ciocalteu. Tiếp theo, chúng tôi tiến hành khảo sát hoạt tính chống oxy hóa của cao chiết lá gai bằng phương pháp bắt gốc tự do DPPH để khảo sát hoạt tính chống oxy SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi Trang 2 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa hóa của dịch chiết và khảo sát khả năng kháng khuẩn của cao chiết ethanol lá gai. Cuối cùng, chúng tôi sẽ khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình sản xuất trà túi lọc từ lá gai để thu được các thông số tối ưu. Với đề tài này, chúng tôi hi vọng bước đầu khảo sát hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn của lá gai và xây dựng được quy trình sản xuất trà túi lọc từ lá gai (Boehmeria nivea), tạo ra một sản phẩm trà mới lạ, thơm ngon, chứa các hoạt chất sinh học tốt cho sức khỏe mà giá cả vừa phải và phù hợp với mọi lứa tuổi cũng như với cuộc sống hiện đại. SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi Trang 3 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi Trang 4 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa 1.1 Tình hình sản suất và tiêu thụ trà túi lọc Toàn thế giới có khoảng 40 nước trồng trà và kho dữ liệu trà của Trung Quốc đã khiến người ta cho rằng đó là quê hương của cây trà. Nhưng các tư liệu cổ và những kết quả nghiên cứu gần đây của các nhà khoa học nước ngoài cùng Hiệp hội Chè Việt Nam đã chỉ ra rằng trà không xuất xứ từ Trung Hoa. Quê hương của cây trà ở tận phương Nam. Theo truyền thuyết thì chính Vua Thần Nông khi tuần thú phương nam, vô tình uống được một thứ lá cây rơi trong nồi nước đang sôi, làm cho tinh thần phấn chấn sảng khoái nên ông gọi đó là Trà. Vào đầu thế kỷ XIX, một doanh nhân có tên Thomas Sullivan tại New York đã tìm cách cải thiện khả năng marketing của doanh nghiệp sản xuất trà của mình. Ông đã gửi cho khách hàng các túi lụa nhỏ có chứa trà để khách hàng uống thử và nhận được nhiều lời khen ngợi. Ý tưởng này được Sullivan tiếp tục phát triển và hoàn thiện cho đến ngày nay và con người đã thay túi lụa bằng một loại giấy lọc để phù hợp với nhu cầu của thị trường. Trà túi lọc mới đã được công chúng chấp nhận rộng rãi, đặc biệt là sau thế chiến thứ II. Hình 1.1 Trà túi lọc Ngày nay, để đáp ứng nhu cầu của cuộc sống hiện đại, trà túi lọc đã trở thành một loại nước giải khát không những mang lại sự sảng khoái cho tinh thần mà còn là một loại thực phẩm chức năng có công dụng tốt cho sức khỏe và cũng rất tiện dụng. Chính vì thế, trà túi lọc đang dần trở thành một hướng đi mới đầy hứa hẹn trong những năm gần đây. Với các hương vị khác nhau và ngày càng đa dạng, trà túi lọc đã và đang được ưa chuộng thưởng thức ở khắp nơi trên thế giới và cạnh tranh đáng kể với trà pha ấm theo cách bình thường. SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi Trang 5 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa 1.2 Tổng quan nguyên liệu 1.2.1 Lá gai (Boehmeria nivea) Cây lá gai (Boehmeria nivea) hay còn có tên gọi là Ramie. Từ “gai-Ramie” bắt nguồn từ đất nước Mã Lai cổ đại và được Anh hóa. Ở Ấn Độ lá gai còn được gọi bằng những cái tên khác như Rhea, Popah, KhunKoora, Kurkunda... (Kirby, 1963; Manersberger, 1954). Cây gai đã được sử dụng như một loại cây cho sợi dệt ở phương Đông thời cổ đại. Cây gai đã phát triển ở Trung Quốc trước cả khi bông vải du nhập vào đất nước này hàng thế kỉ vào những năm 1300 sau công nguyên. Ở Nhật Bản đã sản xuất các loại vải làm bằng sợi gai được gọi là “Echigojfu” và “Satsumjofu” từ thời cổ đại. Theo ghi chép của Nester (900 năm trước công nguyên), các tàu involga (Nga) đã sử dụng sợi gai để chuẩn bị các cánh buồm của họ. Giai đoạn lịch sử hiện đại của cây gai được cho là được bắt đầu từ những năm 1960 khi George Eberhard Rumph tìm thấy chúng ở phía Đông Ấn Độ và gọi chúng là Ramium majus. Chỉ đến những năm cuối thế kỉ 19, hạt giống và cây của loài cây này mới được chuyển đến hầu hết các nước khác trên thế giới và có được sự phát triển như ngày hôm nay (Monotogomery, 1954). SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi Trang 6 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Bộ: Urticalesk Họ: Urticaceae Chi: Boehmeria Loài: B. nivea Hình 1.2: Cây lá gai Tên khoa học: Boehmeria nivea 1.2.1.1 (Boehmeria nivea) Đặc điểm thực vật Chi gai có hơn 100 loài chủ yếu là nhiệt đới và cận nhiệt đới trong đó có một số là cây bụi, các loại thảo mộc và cây gỗ. Lawrence (1963) báo cáo có khoảng 80 loài của chi này, trong khi Berger (1954) đã đề cập đến 50 loài. Các thông tin báo cáo tiếp theo cũng ghi nhận ở Tây bán cầu (Anon, 1948) có ít nhất 13 loài, ở Nhật Bản 40 loài (Kirby 1963), Ấn Độ 45 loài (Hooker, 1885), khoảng 45 loài từ Ceylon (Triman, 1974) và 50 loài từ Đông Á (Ridley, 1967). Boehmeria bullata Boehmeria caudata Boehmeria ulmifolia Hình 1.3: Một vài loài thuộc chi gai Chi Boehmeria có hai loài hữu ích nhất, một trong số đó loài B. nivea còn được gọi là loài gai trắng vì lớp màu trắng bên dưới bề mặt lá là một loài có giá trị thương mại cao. Ở Việt Nam chủ yếu là loài gai trắng này. Cây gai chủ yếu phân bố ở các SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi Trang 7 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa tỉnh phía Bắc Việt Nam, bao gồm các tỉnh như Lào Cai, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Hà Nội… Ngoài ra, cây gai cũng phân bố ở nhiều nơi ở nước ta dưới dạng cây trồng hoặc bán hoang dã từ bắc vào nam. Cây gai là cây lâu năm, đứng thẳng, thường mọc thành bụi, cao khoảng 1,5m 2m, thân thường không phân cành, có đường kính từ 12mm - 20mm, lúc non màu xanh và có lông mềm, sau màu nâu nhạt và hóa gỗ. Hình 1.4: Thân cây lá gai lúc non và già Lá đơn mọc cách, cuống lá dài 6cm - 12 cm có lông và xuất hiện ở phần trên của thân cây. Phiến lá có hình trứng rộng, hình tam giác đến gần tròn, có chiều rộng gần 5 - 13 cm và độ dài khoảng 10 - 15 cm. Gốc lá hình nêm đến gần trái tim, đầu lá thường có hình mũi nhọn, mép có nhiều răng cưa. Mặt trên lá có màu xanh lục sẫm và nhẵn, mặt dưới nhẵn và có các lông nhỏ màu trắng. Cụm hoa hình chùy hay hình cụm mọc ở nách lá, dài 3 - 8 cm, mỗi nhánh mang các cụm hoa chụm lại hay tách xa nhau. Các cụm hoa đực thường nhỏ với 3 - 10 hoa, cụm hoa cái lớn hơn và thường mang 10 - 30 hoa. Hoa đực có cuống ngắn, bao hoa 3 5 thùy, số nhị bằng số thùy, thường là 5 thùy. Hoa cái không có cuống, bao hoa hình ống, 2 - 4 thùy, màu xanh nhạt, bầu chứa 1 noãn, vòi mảnh và có lông một phía, núm hình sợi. Hoa đực nở trước và hoa thụ phấn nhờ gió. SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi Trang 8 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa Hình 1.5: Hoa cây gai (hoa cái, hoa đực) Quả bế, hình cầu đến hình trứng, đường kính khoảng 1 mm, bao bọc bởi bao hoa, có lông, màu vàng nâu. Hạt có kích thước rất nhỏ khoảng 7000 hạt/g và có màu nâu đen. Cây gai phát triển tốt ở các khu vực có lượng mưa tốt và khí hậu ấm áp. Các điều kiện đất và khí hậu: Đất: đất thích hợp cho trồng cây gai là đất cát pha sét hoặc mùn hoặc rất cát, đất sét và đất sỏi thì không phù hợp. Đất phải cung cấp đủ độ ẩm, thoát nước tốt, không ngập úng hay lũ lụt. Độ pH của đất cho cây sinh trưởng tốt khoảng 5,5 - 5,6. Khí hậu: cây gai phát triển và sinh trưởng tốt nhất ở khí hậu ấm áp, ẩm ướt, nhiệt độ khoảng 25 - 300C trong suốt màu hè và lượng mưa trung bình hằng năm từ 1500 - 3000 mm. Cây thường trồng dưới độ cao 300 m trên mực nước biển. Cây gai khá nhạy cảm với sương giá, gió mạnh. Độ ẩm tương đối khoảng 80% là tốt nhất cho giai đoạn phát triển của cây. 1.2.1.2 Thành phần hóa học SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi Trang 9 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa Bảng 2.1: Bảng giá trị dinh dưỡng cây lá gai Chất Hàm lượng mg/100g Calcium (Ca) 1874 Potassium (K) 1433 Magnesium (Mg) 362 Iron (Fe) 16 α-Tocopherol 9,79 β-Tocopherol 0,18 γ-Tocopherol 1,44 Polyphenol tổng 14958 Flavonoid 4924 Các phần trên mặt đất của lá gai có hàm lượng dinh dưỡng khá cao: trong 100g chứa 11-28g protein, ở lá protein chiếm khoảng 20-24%, 9-29g chất xơ, 15-17g chất tro. Ngoài ra trong lá gai còn chứa nhiều hoạt chất sinh học. Matsuura et at., (1973) công bố các chất axit boehnic, axit palmatic, axit stearic, axit ursolic, acid 19α-hydroxyursolic, β-sitosterol, β-sitosteryl-β-D-glucoside, vv[14]. Laranjinha et at., (1992) công bố hai chất Chlorogenic acid và rhoifolin phân lập từ lá cây gai[15]. Liu C et at., (2010) nghiên cứu thành phần lá gai và công bố trong lá có chứa các hợp chất: eugenyl beta-rutinoside, uracil, beta-sitosterol glucoside, 3hydroxy-4-methoxybenzoic acid, cholesterol, alpha-amyrin và nonacosanol. 1.2.1.3 Tác dụng dược lý Cây gai được coi là một cây thuốc cổ truyền của nhiều nước châu Á. Theo Đỗ Huy Bích và cộng sự (2004) rễ gai có vị ngọt, tính hàn, không độc, có tác dụng an thai, SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi Trang 10