Hoàn thiện quy trình thu nhận dầu từ hạt bí ngô giàu phytosterol

Tổng quan phytosterol

Giới thiệu phytosterol

Phytosterol, bao gồm sterol và stanol, là các hợp chất có nguồn gốc thực vật với sự khác biệt nhỏ trong cấu trúc carbon (Baker et al., 1999) Chúng có cấu trúc hóa học tương tự cholesterol, điều này khiến việc tách biệt chúng bằng phương pháp sắc ký khí và sắc ký lỏng cao áp trở nên khó khăn (Ostlund, 2002) Phytosterol đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chức năng của màng tế bào, tương tự như cholesterol (Ostlund, 2002) Kể từ những năm 1950, phytosterol đã được sử dụng trong điều trị chứng tăng cholesterol trong máu (Miettinin, 2001) và đã được chứng minh là làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch vành (Zawistowski và Kitts).

Cấu trúc phytosterol

Phytosterol bao gồm hơn 250 chất, chủ yếu là campesterol, stigmasterol và β-sitosterol (Quilezetal, 2003) Chất này được tổng hợp qua nhiều bước ban đầu liên quan đến các tiểu đơn vị acetate, dẫn đến quá trình tổng hợp squalene và cycloartenol (Ostlund, 2002).

Phytosterol được chia thành 2 nhóm:

Nhúm 1: campesterol, ò_sitosterol, stigmasterol cú nối đụi ở cacbon ở vị trớ thứ 5 Nhóm 2: Stanol ở dạng bão hòa (Moreau,2004)

Hình 1-1 Các hợp chất phytosterol (Adapted from Quílez et al., 2003)

Vai trò của phytosterol

- Phytosterol có vai trò trong điều hòa miễn dịch và chống viêm [11]

Phytosterol chiết xuất từ vi tảo dunaliella tertiolecta đã được chứng minh có khả năng chống viêm và điều hòa miễn dịch trên tế bào đơn nhân máu ngoại vi.

Peripheral blood mononuclear cells (PBMC) were isolated from sheep and treated to assess cell proliferation and cytokine production with various sterols The sterols tested included ergosterol (E), an algae extract (AE) derived from D tertiolecta, and a purified extract (PE) that combines ergosterol and 7-dehydroporiferasterol from the same algae source Notably, the mixture of ergosterol and 7-dehydroporiferasterol demonstrated significant inhibition of cell proliferation and a reduction in pro-inflammatory cytokine production.

- Hoạt tính giảm cholesterol trong máu của phytosterol [12,13]

Phytosterol và este stanol có khả năng giảm cholesterol trong huyết thanh lipoprotein từ 10-15% Nghiên cứu cho thấy phytosterol có nguồn gốc từ vi tảo giúp giảm hấp thụ cholesterol trong chế độ ăn và sản xuất cholesterol nội sinh từ đường tiêu hóa Chiết xuất từ Schizochytrium sterol còn làm giảm biểu hiện của gen đường ruột.

ACAT2 có khả năng giảm cholesterol thông qua việc điều hòa gen HMG-CoA reductase, một enzyme quan trọng trong quá trình tổng hợp cholesterol Schizochytrium sterol kích thích thụ thể LDL-C, giúp loại bỏ cholesterol huyết tương hiệu quả Nghiên cứu cho thấy chế độ ăn chứa 0,06 và 0,3 g Schizochytrium sterol/kg chuột/ngày đã cho kết quả giảm cholesterol trong máu lần lượt là 19,5% và 34%.

- Vai trò chống oxy hóa của phytosterol [13]

Nghiên cứu các hoạt động chống oxy hóa của fucosterol được phân lập từ tảo biển Pelvetia siliquosa

Fucosterol inhibits transaminase activities, with reductions in sGOT and sGPT by 25.57% and 63.16%, respectively Additionally, it promotes the increase of antioxidant enzymes such as superoxide dismutase cytosolic (SOD), catalase, and glutathione peroxidase (GSH-px) by 33.89%, 21.56%, and 39.24% Thus, fucosterol exhibits both antioxidant properties and liver protective effects in mice.

- Phytosterol thay đổi chuyển hóa testosterol

Nghiên cứu trên động vật cho thấy lượng phytosterol cao có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa testosterol bằng cách ức chế enzyme 5-α-reductase, vốn chuyển đổi testosterol thành dihydrotestosterone Tuy nhiên, không có sự thay đổi đáng kể về nồng độ testosterol tự do hoặc trong huyết thanh ở nam giới tiêu thụ 1,6 g phytosterol mỗi ngày trong một năm.

- Vai trò chống viêm của phytosterol [17]

Hoạt tính chống viêm tại chỗ của phytosterol được phân lập từ Eryngium foetidum trên các mô hình viêm mãn tính và cấp tính

Eryngium foetidum L (Apiaceae) là một loại cây từ vùng Caribbean, được sử dụng trong y học dân gian để điều trị các rối loạn chống viêm Nghiên cứu hóa học sơ bộ cho thấy chiết xuất từ cây bằng hexane chứa nhiều hợp chất terpenic Các hợp chất chính được phân đoạn sắc ký bao gồm alpha-cholesterol, Brassicasterol, campesterol, stigmasterol (chiếm 95%), clerosterol, beta-sitosterol, delta 5-avenasterol, delta (5) 24-stigmastadienol và delta 7-avenaster Hoạt tính chống viêm tại chỗ của chiết xuất hexane được nghiên cứu song song.

Nghiên cứu về stigmasterol cho thấy hợp chất này có khả năng giảm phù nề auricular do 12-0-tetradecanoylphorbol acetate (TPA) gây ra ở chuột Kết quả cho thấy stigmasterol giảm phù nề với tỷ lệ tương tự trong cả hai mô hình thử nghiệm, bao gồm cấp tính và mãn tính.

- Vai trò chống ung thư của phytosterol [18]

Phytosterol hoạt động qua nhiều cơ chế, bao gồm ức chế sản xuất chất gây ung thư, tăng trưởng tế bào ung thư, tạo mạch, xâm lấn, di căn và thúc đẩy apoptosis của tế bào ung thư Việc tiêu thụ phytosterol cũng có thể tăng cường hoạt động của enzyme chống oxy hóa và giảm mức cholesterol trong máu, từ đó thúc đẩy apoptosis Đặc biệt, lượng phytosterol khuyến nghị 2 g mỗi ngày cho người khỏe mạnh không gây ra rủi ro lớn cho sức khỏe Vì vậy, phytosterol có thể được bổ sung vào chế độ ăn uống để giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và ngăn ngừa sự phát triển của ung thư.

Một số sản phẩm giàu phytosterol

Chế độ ăn kiêng của tổ tiên chúng ta rất giàu phytosterol, có khả năng cung cấp tới

Lượng phytosterol trong chế độ ăn uống hiện nay dao động từ 150 - 450 mg mỗi ngày, với những người ăn chay thường tiêu thụ lượng phytosterol cao nhất Phytosterol có mặt trong tất cả các loại thực phẩm thực vật, nhưng nồng độ cao nhất được tìm thấy trong các loại dầu thực vật chưa tinh chế, bao gồm rau, hạt và dầu ô liu Ngoài ra, các loại hạt và hạt ngũ cốc nguyên hạt cũng là nguồn cung cấp phytosterol dồi dào trong chế độ ăn uống.

Bảng 1-1 Hàm lượng phytosterol trong 14g thực phẩm [24]

Tên thực phẩm Phytosterol (mg)

Tính an toàn

Tại Mỹ, sterol và stanol thực vật được FDA công nhận là an toàn (GRAS) và được bổ sung vào nhiều loại thực phẩm Tương tự, Ủy ban Khoa học về Thực phẩm của EU cũng xác nhận rằng việc thêm sterol và stanol thực vật vào sản phẩm thực phẩm là an toàn cho người tiêu dùng Tuy nhiên, Ủy ban khuyến nghị rằng lượng sterol và stanol thực vật từ các sản phẩm thực phẩm không nên vượt quá mức cho phép.

3 g/ ngày vì không có bằng chứng về lợi ích sức khỏe khi sử dụng cao hơn và có thể có tác dụng không mong muốn ở mức cao [27]

Tác dụng phụ

Phytosterol có ít tác dụng phụ khi tiêu thụ thường xuyên, với nghiên cứu cho thấy những người dùng 1,6 g đến 2,6 g sterol mỗi ngày trong một năm không gặp vấn đề gì Ngoài ra, việc tiêu thụ lên đến 8,6 g sterol mỗi ngày trong bơ thực vật trong ba đến bốn tuần cũng được chứng minh là an toàn cho người trưởng thành khỏe mạnh, không ảnh hưởng đến vi khuẩn đường ruột hay nồng độ hormone nữ.

Phytosterol là một hoạt chất sinh học quan trọng, có tác dụng điều hòa miễn dịch, chống ung thư, chống oxy hóa và đặc biệt là giảm cholesterol trong máu từ 19,5-34% Hoạt chất này đã được FDA và Ủy ban Khoa học về Thực phẩm của EU công nhận là an toàn (GRAS) Do đó, phytosterol được khuyến nghị bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm nhằm bảo vệ sức khỏe con người.

Hạt bí ngô

Thành phần hạt bí ngô

Hạt bí ngô chứa 39,25% protein thô, 27,83% dầu thô, 4,59% tro và 16,84% chất xơ, trong khi giá trị tương ứng của nhân hạt bí là 39,22%, 43,69%, 5,14% và 2,13% Độ ẩm của hạt và nhân hạt đều ở mức thấp, lần lượt là 5,97 ± 0,32% và 6,27 ± 1,36%.

Bảng 1-2 Thành phần hạt bí ngô (Chi Cucurbita pepo subsp pepo var Styriaca) [5] Thành phần Hàm lượng (%) Độ ẩm 5,20±0,28

Bảng 1-3 Đặc tính lí hóa của dầu hạt bí ngô (Cucurbita pepo subsp pepo var Styriaca) [5]

Chỉ số axit (mg KOH/g dầu) 0,78 ± 0,02

Hàm lượng axit béo tự do (% theo axit oleic) 0,39 ±0,01 Chỉ số peroxit (mili đương lượng oxit hoạt động/kg dầu)

Chỉ số iot (g I2/100 g dầu) 104,36 ± 0,04 Chỉ số xà phòng hóa (mg KOH/g dầu) 190,69 ± 1,40 Hàm lượng chất không xà phòng hóa (% lượng dầu)

Hàm lượng sterol tổng số (% lượng dầu) 1,86 ± 0,10 Hàm lượng hợp chất phenol tổng số (mg axit gallic/kg dầu)

Hàm lượng tocopherol tổng số (mg α-tocopherol/kg dầu)

882,65 ± 18,32 Độ nhớt động học (cP, 30 ºC) 93,66 ± 0,48

Chỉ số khúc xạ (30 ºC) 1,4662 ± 0,0001

Trạng thái ở nhiệt độ phòng Lỏng

Bảng 1-4 Thành phần % các acid béo trong dầu hạt bí ngô [5]

(Cucurbita pepo subsp pepo var Styriaca)

Hạt bí ngô và nhân hạt bí ngô C maxima chứa các axit béo với thành phần đáng chú ý, bao gồm Palmitic (C16:0) 10,68 ± 0,42, Palmitoleic (C16:1) 0,58 ± 0,14, Stearic (C18:0) 8,67 ± 0,27, Oleic (C18:1) 38,42 ± 0,37, Linoleic (C18:2) 39,84 ± 0,08, Linolenic (C18:3) 0,68 ± 0,14, và Gadoleic (C20:1) 1,14 ± 0,00 Tổng các axit béo no đạt 19,35 ± 0,16, trong khi tổng các axit béo không no là 80,65 ± 0,16.

Thành phần Trong hạt (%) Trong nhân (%) Protein thô 39,25 ± 0,66 39,22 ± 2,46 Dầu thô 27,83 ± 0,91 43,69 ± 3,92 Tro tổng số 4,59 ± 0,16 5,14 ± 1,23

Hạt bí ngô, với thành phần dinh dưỡng đa dạng, đã trở thành chất tăng cường hương vị và bổ sung dinh dưỡng (Tsaknis et al., 1997; El-Adawy và Taha, 2001) Tại Hà Nội, năm 2010-2011, diện tích trồng bí ngô đạt 773 ha, trong khi huyện Gia Lộc - Hải Dương có 204 ha Năm 2009, tỉnh Vĩnh Phúc ghi nhận 224,2 ha diện tích bí ngô với năng suất 217,72 tạ/ha Từ 1 ha trồng bí ngô, người nông dân thu được 20.000-25.000 kg quả, trong đó tách hạt thu được 2.600-3.250 kg hạt tươi Toàn bộ khối lượng hạt này khi trích ly dầu sẽ cho ra 720-900 kg dầu hạt bí ngô, chứa 40-50 kg phytosterol Vì vậy, hạt bí ngô được coi là nguồn nguyên liệu quý giá để khai thác phytosterol.

Vai trò của hạt bí ngô

Dầu hạt bí ngô được sử dụng làm dầu ăn ở một số quốc gia Châu Phi và Trung Đông, cũng như làm dầu salad tại miền nam Áo và các khu vực lân cận như Slovenia và Hungary Ngoài việc sản xuất dầu ăn chất lượng, hạt bí ngô còn có giá trị dinh dưỡng và y dược, được sử dụng như một loại dược phẩm ở nhiều quốc gia như Trung Quốc, Ấn Độ và Mỹ Dầu hạt bí ngô có tác dụng trong điều trị rối loạn tuyến tiền liệt và bàng quang tiết niệu do tăng sản Chiết xuất từ hạt bí ngô đã được chứng minh có hoạt tính chống đái tháo đường, chống ung thư, kháng khuẩn, và chống oxy hóa, đồng thời còn giúp hạ đường huyết và cholesterol trong máu Những lợi ích sức khỏe này đến từ các thành phần đa lượng và vi lượng có trong hạt bí ngô, bao gồm protein tự nhiên, triterpenes, lignans, chất béo không bão hòa đa, hợp chất phenolic, carotenoids, tocopherol và khoáng chất, đặc biệt là phytosterol.

Một số nghiên cứu về hạt bí ngô

Nghiên cứu của Gossell-Williams et al (2006) đã chỉ ra tác dụng của dầu hạt bí ngô đối với chứng tăng sản do testosterone của tuyến tiền liệt Trong nghiên cứu, dầu hạt bí ngô được sử dụng với nồng độ 50 và 100 mg/ml, trong khi testosterone được pha loãng đến 10 mg/ml Thí nghiệm được thực hiện trên chuột đực trưởng thành Sprague-Dawley, với việc gây tăng sản tuyến tiền liệt bằng cách tiêm testosterone dưới da Kết quả cho thấy testosterone làm tăng đáng kể tỷ lệ kích thước tuyến tiền liệt (P