Sharing Chemistry with the Community

Hóa học đằng sau vị cay của ớt

Ớt là một loại quả xuất hiện thường xuyên trong bữa ăn của người Việt Nam. Nó giúp kích thích vị giác để tăng khả năng thèm ăn của người sử dụng. Tuy nhiên điều này chỉ đúng với những người biết ăn ớt. Vì vị cay của nó có thể làm bạn nản lòng. Vậy điều gì có trong quả ớt mà làm cho chúng cay như vậy?

Vì thế để giúp cho các bạn hiểu rõ hơn về chủ đề này, bài viết lần này của chúng ta sẽ tìm hiểu những khía cạnh của hóa học đằng sau vị cay của ớt nhé!

Giới thiệu

Ớt là một phần thiết yếu của nhiều loại thực phẩm và văn hóa trên khắp thế giới, và độ cay của chúng là do sự tiến hóa, với hơn 3.000 giống ớt có sẵn trên toàn cầu, khác nhau về kích cỡ, hình dạng, màu sắc, độ nóng và hương vị. Khi các nhà khoa học tiếp tục khám phá thêm về ớt, chúng sẽ mãi mãi nổi bật trong các món súp, món hầm và món xào hàng ngày của nhiều người.

Theo wikipedia thì ớt là một loại quả của các cây thuộc chi Capsicum của họ Cà (Solanaceae). Chúng là một loại quả gia vị cũng như loại quả làm rau (ớt Đà Lạt) phổ biển trên thế giới. Ớt có nguồn gốc từ châu Mỹ; ngày nay nó được trồng khắp nơi trên thế giới và được sử dụng làm gia vị, rau, và thuốc.

Lịch sử

Ớt đã là một phần trong ẩm thực của loài người ít nhất là 7500 năm trước Công nguyên và có lẽ sớm hơn. Có những bằng chứng khảo cổ ở các khu vực ở tây nam Ecuador cho thấy ớt đã được thuần hóa hơn 6000 năm về trước, và là một trong những loại cây trồng đầu tiên ở châu Mỹ.

Người ta cho rằng ớt đã được thuần hóa ít nhất năm lần bởi những cư dân tiền sử ở các khu vực khác nhau của Nam và Bắc Mỹ, từ Peru ở phía nam đến México ở phía bắc và một số vùng của các bang Colorado và New Mexico bởi Các dân tộc Pueblo Cổ đại.

Trong cuốn sách đã xuất bản Svensk Botanisk Tidskrift (1995), Giáo sư Hakon Hjelmqvist đã xuất bản một bài viết về ớt trong thời kỳ tiền-Columbia ở châu Âu. Trong một nơi khai quật khảo cổ của St. Botulf ở Lund, các nhà khảo cổ đã tuyên bố tìm thấy một Capsicum frutescenstrong một lớp có niên đại thế kỷ XIII.

Hjelmqvist cũng tuyên bố rằng Capsicum đó đã được miêu tả bởi Therophrasteus người Hy Lạp (370-286 BC). Ông cũng đề cập đến các nguồn cổ khác. Nhà thơ La Mã Martialis (khoảng thế kỷ I) đã mô tả “Pipervee crudum” (ớt tươi) có hình dài và có nhiều hạt. Các mô tả này không phù hợp với tiêu đen (Piper nigrum), cây không mọc tốt trong điều kiện khí hậu châu Âu.

Christopher Columbus đã là một trong những người châu Âu đầu tiên thấy ớt (ở Caribe), và gọi chúng là “tiêu” vì chúng có vị cay tương tự. Ớt đã được trồng khắp nơi trên thế giới sau thời Columbus. Diego Álvarez Chanca, một thầy thuốc trong chuyến đi thứ hai của Columbus đến West Indies năm 1493, đã mang những hạt ớt đầu tiên về Tây Ban Nha, và đã lần đầu viết về các tác dụng dược lý của chúng vào năm 1494.

Từ México, vào thời đó đang là thuộc địa của Tây Ban Nha, cũng là một nước kiểm soát thương mại với châu Á, ớt đã nhanh chóng được chuyển qua Philippines và sau đó là Trung Quốc, Triều Tiên, Nhật Bản với sự trợ giúp của các thủy thủ châu Âu. Gia vị mới này đã nhanh chóng được sử dụng trong chế biến thức ăn của các quốc gia này.

Một con đường khác mà ớt di chuyển là do người Bồ Đào Nha lấy từ Tây Ban Nha, sau đó đưa qua Ấn Độ, như được miêu tả bởi Lizzie Collingham trong cuốn sách của bà Curry. Bằng chứng là ớt được sử dụng rất nhiều trong chế biến thức ăn ở vùng Goan của Ấn Độ, Goan vốn là một thuộc địa của Bồ Đào Nha. Collingham cũng miêu tả chuyến hành trình của ớt từ Ấn Đô, qua Trung Á và Thổ Nhĩ Kỳ, đến Hungary, nơi nó trở thành một gia vị quốc gia dưới dạng paprika.

Hiện nay, Ấn Độ là nước sản xuất ớt lớn nhất thế giới với khoảng 1 triệu tấn mỗi năm, nơi chỉ riêng Chợ Guntur (lớn nhất châu Á) có 1 triệu bao ớt (100 lb mỗi bao).

Vậy tại sao ớt lại cay?

Chịu trách nhiệm về sức nóng của ớt là một họ các hợp chất gọi là capsaicinoids, với hợp chất chủ yếu là capsaicin, một loại vanilloid. Độ cay là một cơ chế bảo vệ mà một số ớt phát triển để ngăn chặn một loại vi nấm do côn trùng gây ra. Nếu không có sự bảo vệ này, nấm sẽ phá hủy hạt của cây trước khi chúng có thể bị chim ăn và phân phối rộng rãi.

Cấu trúc của Capsaicin.

Thụ thể TRPV1, chịu trách nhiệm cho cảm giác nóng bỏng và đau ở động vật có vú, không nhạy cảm với capsaicin ở chim, do đó chim có thể ăn hạt mà không bị đau. Không giống như các loại cây khác, ớt làm tăng mức độ phòng thủ hóa học khi chúng chín, và trở nên cay hơn, và chúng có thể làm điều này vì chim không bị ảnh hưởng bởi capsaicin, làm cho ớt có cơ chế phòng vệ đáng chú ý. Tuy nhiên, capsaicin dễ bị phân hủy bởi quá trình oxy hóa một phần gây ra bởi sự gia nhiệt trong quá trình sấy khô theo phản ứng như hình bên dưới:

Sự phân hủy Capsaicin khi ớt khô.

Mặc dù không có loại ớt nào có hàm lượng capsaicin đủ cao để gây hại (ngay cả ớt ma huyền thoại ), dù sao thì capsaicin vẫn là một hợp chất độc hại. Các thí nghiệm đã ước tính rằng ở chuột, liều gây chết trung bình (liều cần thiết để tiêu diệt một nửa dân số thử nghiệm) là khoảng 47,2mg / kg.

Ngoài ra còn có nhiều hợp chất khác góp phần vào độ cay của ớt. Trong số nhiều hợp chất có liên quan, bản thân capsaicin và dihydrocapsomsin luôn chiếm hơn 80% lượng capsaicinoids có trong tất cả các loại ớt được nghiên cứu. Hai hợp chất này cũng tạo ra tác động cảm giác lớn nhất, và do đó, hàm lượng của chúng cũng quyết định độ cay chung của ớt. Tuy nhiên, các thành phần nhỏ cũng góp phần vào niềm vui chung được trao, nhờ các đặc điểm cảm giác đa dạng của chúng.

Tỷ lệ capsaicin so với dihydrocapsomsin là các loài cụ thể: 1: 0,8 ở C. annuum , 2: 1 đến 1: 1,5 ở C. baccatum , 2,5: 1 ở C. chinense / frutescensvà 1: 1,5 ở C. pubescens .

Cảm giác miệng cay nồng do capsaicin và dihydrocapsomsin gây ra tăng nhanh ở phần giữa và phía sau của lưỡi và nướu, và tồn tại trong một thời gian dài, trong khi đối với homodihydrocapsomsin thì hiệu quả phát triển chậm hơn và chỉ ở phía sau miệng. Nordihydrocapsomsin được coi là nhẹ hơn ở vùng phía trước của lưỡi, và tác dụng của nó giảm nhanh hơn.

Cũng như sự hiện diện của nó trong ớt, capsaicin tìm thấy một công dụng trong thuốc xịt tiêu ở nồng độ thấp, vì tác dụng gây viêm của nó làm cho mắt nhắm lại, làm mất tác dụng của những thứ mà nó được phun vào. Chúng thường được sử dụng trong thuốc xịt răn đe gấu vì cùng một lý do, trong đó tỷ lệ phần trăm thực tế của capsaicin và capsaicinoids có liên quan trong công thức được khuyến nghị là tối thiểu 1%.

Chúng ta ăn ớt bị cay?

Cay không phải là một hương vị – nó chỉ đơn giản là kết quả của việc kích hoạt các thụ thể đau trong cơ thể. Khi ăn vào, capsaicinoids có trong ớt liên kết với một thụ thể (TRPV1) trong màng nhầy của miệng, được kích thích bằng nhiệt và mài mòn vật lý. Khi TRPV1 được kích hoạt, nó cho phép các cation đi qua màng tế bào và vào trong tế bào.

Kết quả khử cực của tế bào thần kinh gây ra tín hiệu được gửi đến não thông qua một loạt các xung điện, và do đó, một cảm giác nóng rát được tạo ra. Những tín hiệu này đến não mang lại cảm giác quá nóng ‘giả’, do đó vùng dưới đồi, trung tâm điều nhiệt của cơ thể, kích hoạt hàng triệu tuyến mồ hôi để bắt đầu tiết mồ hôi sau khi ăn capsaicin. Mồ hôi được tiết ra từ các tuyến, và được bốc hơi, do đó làm mát cơ thể chúng ta.

Vì vậy, bất chấp điều này, tại sao chúng ta không thể chống lại vụ nổ dữ dội trên lưỡi của chúng ta? Cơn đau sinh ra khiến não phản ứng bằng cách giải phóng một chất dẫn truyền thần kinh khác gọi là endorphin, đây là cách giảm đau tự nhiên của cơ thể bằng cách ngăn chặn khả năng truyền tín hiệu đau của dây thần kinh. Ngoài ra, chất dẫn truyền thần kinh dopamine, chịu trách nhiệm về cảm giác thưởng và niềm vui, cũng được phát hành.

Về bản chất, đây là lý do tại sao ăn thức ăn cay có thể tạo ra một niềm hưng phấn tương tự như ‘runner’s high‘, và truyền đạt cảm giác ‘hạnh phúc’ trong cơ thể. Hơn nữa, nếu capsaicin được ăn nhiều lần, sự suy giảm của các thụ thể có thể cho phép bạn xây dựng một khả năng chịu đựng một cách hiệu quả, do đó làm cho thức ăn cay dễ ăn hơn.

Tuy nhiên, đối với những người không thích sức nóng của ớt, tại sao chúng ta được yêu cầu với lấy một ly sữa, thay vì nước? 

Đuôi hydrocarbon dài của phân tử capsaicin làm cho nó không hòa tan trong nước, tuy nhiên, dễ dàng hòa tan trong rượu và dầu. Thật không may, tỷ lệ nhỏ rượu trong hầu hết các đồ uống có cồn không đủ lớn để có tác động. Để làm giảm cảm giác nóng rát, sữa là một lựa chọn phù hợp hơn, vì sữa có chứa một loại protein gọi là casein, đó là lipophilic và bao bọc các phân tử capsaicin béo, rửa sạch chúng và ngăn chúng tiếp tục kích thích các thụ thể trong màng nhầy.

Cách xác định sức nóng của ớt?

Sức nóng của ớt có thể được đo bằng một vài cách. Phương pháp đầu tiên, được gọi là thang đo Scoville, là một thử nghiệm hương vị trong đó một chiết xuất đo được của hạt tiêu khô được pha loãng dần với dung dịch đường và nước, cho đến khi độ nóng không thể phát hiện được bởi một nhóm gồm năm người thử. Rõ ràng, đây không phải là một phương pháp chính xác, nhưng người ta đã ước tính rằng nồng độ capsaicin mà một đơn vị tương ứng là khoảng 18µmol dm-3  

Các chất cay có trong ớt. Đơn vị nhiệt Scoville = SHU.

Phương pháp khác thông qua đó đo nhiệt của ớt là quy trình chính xác hơn của sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) . Trong sắc ký này, một mẫu dung môi được đi qua một cột dưới áp suất cao, để đạt được sự phân tách hỗn hợp.

Ngoài HPLC, sắc ký khí / khối phổ là phương pháp đánh giá hàm lượng capsaicinoid của các loại ớt khác nhau. Để làm điều này, một hợp chất capsaicin phải được sử dụng như một ‘chuẩn nội‘ – đây là một lượng hợp chất đã biết, khác với hợp chất được phân tích, có thể được thêm vào chưa biết.

Tín hiệu từ hợp chất, được phân tích được so sánh với tín hiệu của chuẩn nội để xác định lượng hợp chất có mặt. Việc sử dụng chuẩn nội rất quan trọng vì tiêu chuẩn này sẽ trải qua những thay đổi tương tự như hợp chất quan tâm, giảm thiểu sai sót trong quy trình sắc ký khí. Do đó, sau khi hiệu chuẩn, tỷ lệ của chất chuẩn nội và hợp chất được phân tích sẽ cho phép xác định nồng độ của nó.

Các nhà hóa học đã nghiên cứu sử dụng các hợp chất dẫn xuất capsaicinoid không có trong ớt, như trong hình dưới đây, để định lượng các hợp chất capsaicinoid có trong ớt. Điều này có thể cho kết quả chính xác hơn về nồng độ capsaicinoid, và cuối cùng có thể được sử dụng để mô tả các capsaicinoids nhỏ có trong ớt.

Dẫn xuất của capsaicin ethylate.

Dẫn xuất của capsaicin ethylate.

Công dụng của ớt

Những thông tin sau đây chỉ mang tính chất tham khảo và không thể thay thế ý kiến chuyên môn. Trước khi sử dụng những thông tin này, đề nghị liên hệ và nhận sự tư vấn của các bác sĩ chuyên môn.

  • Cây ớt trồng trong chậu có thể làm một loại cây cảnh vì quả ớt có nhiều màu sắc: trắng, đỏ, vàng, cam, xanh, tím…tùy theo giống cây.
  • Quả ớt dùng làm gia vị, thực phẩm vì chứa nhiều Vitamin A, Vitamin C gấp 5-10 hai loại sinh tố này có trong cà chua và cà rốt.
  • Chất cay trong quả ớt gọi là Capsaicin (C9H14O2) có công dụng trị bệnh được dùng nhiều trong y học. Ngâm rượu xức ngoài da trị nhức mỏi, sưng trặc gân.
  • Ớt bột trị được chứng say sóng. Ớt bột trộn với quế và đường trị bệnh mê sảng. Các bệnh đau bụng, đau răng, nhức đầu, sưng cổ họng, tê thấp, thần kinh cũng được điều trị bằng ớt.
  • Lá ớt giã nhỏ đắp vào vết thương bị rắn cắn hay các vết lở ngứa ngoài da.
  • Rễ ớt, nhất là ớt hiểm, sắc uống để trị bệnh sốt rét.

Các rủi ro sức khỏe

  • Ăn nhiều ớt có liên quan đến ung thư dạ dày.
  • Bột ớt đôi khi bị pha trộn với Sudan I, II, III, IV, para-Red, và các chất nhuộm gây ung thư khác.
  • Aflatoxin và các hợp chất N-nitroso, đây là các chất gây ung thư có trong bột ớt.
  • Ăn thường xuyên các sản phẩm từ ớt có thế gây ra bệnh trào ngược dạ dày.
  • Ớt có thể làm tăng số lượng đi tiêu hàng ngày, và thấp hơn ngưỡng đau cho những người bị hội chứng ruột kích thích.
  • Ớt không bao giờ nên được nuốt toàn bộ; có những trường hợp không nhai kỹ ớt đã gây tắc nghẽn ruột và thủng.
  • Mức tiêu thụ của ớt đỏ sau khi phẫu thuật nứt kẽ hậu môn nên bị cấm, để tránh những triệu chứng sau phẫu thuật.

Trên đây là những điều thú vị về hóa học đằng sau vị cay của ớt. Hi vọng sẽ giúp ích phần nào cho các bạn trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về trái ớt thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé!

Tham khảo the Oxford Scientist, Compound Interest, Klaus Roth, Wikipedia và tổng hợp.

Leave a Reply