Bạch sâm và hồng sâm khác nhau thế nào: Hàm lượng ginsenoside thay đổi ra sao?

Khi tìm mua nhân sâm châu Á (Panax ginseng), người tiêu dùng thường đứng trước hai lựa chọn phổ biến nhất: bạch sâm và hồng sâm. Nhiều người thắc mắc liệu hai loại này có bắt nguồn từ hai giống cây khác nhau hay không, và tại sao hồng sâm thường có giá thành cao hơn cũng như được quảng bá với nhiều công dụng sức khỏe vượt trội hơn.

Thực tế, cả bạch sâm và hồng sâm đều được tạo ra từ cùng một loại rễ nhân sâm châu Á thu hoạch sau khi trồng [1, 2]. Điểm khác biệt mấu chốt nằm hoàn toàn ở quy trình chế biến sau thu hoạch [1, 2]. Trong khi bạch sâm đơn thuần là rễ củ tươi được phơi khô hoặc sấy khô tự nhiên dưới ánh nắng, hồng sâm trải qua quá trình hấp nhiệt có kiểm soát rồi mới sấy khô, kích hoạt hàng loạt phản ứng biến đổi cấu trúc hóa học phức tạp của các hoạt chất quý [1, 2].

Từ củ sâm tươi đến hai ngả đường chế biến

Nhân sâm châu Á tươi sau khi đào khỏi mặt đất có hàm lượng nước cao và rất dễ bị hư hỏng nếu không được xử lý kịp thời. Để bảo quản và sử dụng lâu dài, phương pháp truyền thống đơn giản nhất là làm khô củ sâm bằng gió và nắng mặt trời cho tới khi độ ẩm giảm xuống mức từ 12% trở xuống ^[1]. Sản phẩm tạo thành có màu trắng ngà hoặc vàng nhạt, được gọi là bạch sâm [1, 6].

Ngược lại, hồng sâm ra đời từ kỹ thuật chế biến bằng hơi nước [1, 2]. Những củ nhân sâm tươi đạt chất lượng được đưa vào nồi hấp ở điều kiện nhiệt độ và áp suất kiểm soát chặt chẽ ^[2]. Hơi nước nóng và nhiệt độ cao làm tinh bột trong củ sâm hóa keo, kích hoạt phản ứng Maillard giữa axit amin và đường, khiến thân củ chuyển dần sang màu nâu đỏ hoặc đỏ thẫm đặc trưng [2, 7]. Sau khi hoàn tất quá trình hấp, củ sâm tiếp tục được sấy khô để tăng độ ổn định hóa học và kéo dài thời gian bảo quản ^[2].

Quá trình hấp nhiệt này không đơn thuần làm thay đổi hình dáng hay màu sắc bên ngoài của dược liệu. Dưới tác động của nhiệt độ và độ ẩm cao, hàng loạt thành phần hoạt tính sinh học trong sâm biến đổi sâu sắc, đặc biệt là nhóm hoạt chất saponin đặc thù có tên gọi ginsenoside [1, 2].

Biến đổi hóa học của ginsenoside dưới tác động nhiệt

Ginsenoside là nhóm hợp chất quyết định phần lớn các tác dụng sinh học của nhân sâm châu Á [1, 2]. Ở củ sâm tươi và bạch sâm, các ginsenoside tồn tại chủ yếu ở dạng phân cực cao (polar ginsenosides), bao gồm các hoạt chất chính như Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf và Rg1 [4, 6]. Ngoài ra, trong bạch sâm còn chứa một lượng lớn malonyl-ginsenoside (như malonyl-Rb1, malonyl-Rb2, malonyl-Rc, malonyl-Rd) [5, 6]. Đây là những hợp chất có gắn thêm gốc malonyl vào đơn vị đường glucose, mang tính chất kém bền vững trước nhiệt độ ^[1].

Khi củ sâm trải qua quá trình hấp nhiệt để trở thành hồng sâm, các phân tử ginsenoside tự nhiên ban đầu trải qua quá trình phân giải và thoái biến hóa học trên diện rộng [1, 5]. Nhiệt độ và áp suất thúc đẩy bốn cơ chế phản ứng chính tại các vị trí carbon C-3, C-6 hoặc C-20 của khung phân tử saponin: thủy phân (hydrolysis), tách nước (dehydration), đồng phân hóa (isomerization) và khử carboxyl (decarboxylation) [5, 7].

Phản ứng thủy phân sẽ cắt bỏ dần các chuỗi phân tử đường (như glucose hay rhamnose) bám trên khung steroid của saponin [5, 8]. Đồng thời, các gốc malonyl kém bền bị bẻ gãy hoàn toàn thông qua phản ứng khử carboxyl và thủy phân [5, 6]. Kết quả nghiên cứu hóa học ghi nhận tỷ lệ giữa tổng hàm lượng malonyl-ginsenoside so với ginsenoside trung tính tương ứng ở bạch sâm dao động từ 0,46 đến 0,62, nhưng con số này ở hồng sâm giảm mạnh xuống chỉ còn từ 0 đến 0,19 ^[3].

Sự thoái biến của các ginsenoside phân cực ban đầu tạo ra các hợp chất mới có cấu trúc ít phân cực hơn (less polar degradation compounds), thường được gọi là các ginsenoside hiếm [1, 6]. Cho đến nay, giới khoa học đã phân lập và xác định được tổng cộng 57 loại ginsenoside khác nhau trong hồng sâm ^[2]. Những saponin mới hình thành này hầu như không tồn tại hoặc chỉ xuất hiện ở nồng độ cực kỳ thấp trong bạch sâm tự nhiên [5, 6].

Mối liên hệ giữa cấu trúc phân tử và sinh khả dụng

Vấn đề lớn nhất của các ginsenoside phân cực tự nhiên dồi dào trong bạch sâm (như Rb1, Rb2, Rc) là kích thước phân tử lớn và tính ưa nước cao do mang nhiều phân tử đường [6, 8]. Đặc tính này khiến chúng rất khó vượt qua lớp màng lipid kép của niêm mạc ruột non để hấp thu trực tiếp vào hệ tuần hoàn mạch máu. Do đó, sinh khả dụng đường uống của các ginsenoside nguyên bản trong bạch sâm thường bị hạn chế đáng kể.

Quá trình hấp sấy tạo nên hồng sâm đã khắc phục nhược điểm này bằng cách biến đổi cấu trúc phân tử một cách tự nhiên. Khi các phân tử đường bị cắt bỏ bớt trong quá trình hấp nhiệt, khối lượng phân tử giảm đi và độ phân cực của hợp chất cũng giảm xuống rõ rệt [1, 8]. Các nghiên cứu về mối quan hệ giữa cấu trúc và hoạt tính chỉ ra rằng số lượng phân tử đường bám trên khung ginsenoside tỷ lệ nghịch với khả năng ức chế tăng sinh tế bào của chúng; càng ít gốc đường, hoạt tính sinh học càng mạnh mẽ ^[4].

Bên cạnh đó, các ginsenoside thuộc nhóm protopanaxadiol (PPD) sau khi thoái biến dưới nhiệt độ cho thấy hoạt tính sinh học vượt trội hơn so với nhóm protopanaxatriol (PPT) ^[4]. Vị trí của các liên kết đôi cũng như cấu hình không gian (tính chọn lọc lập thể) hình thành qua phản ứng đồng phân hóa trong quy trình hấp cũng góp phần làm tăng cường khả năng tương tác của phân tử với màng tế bào đích [7, 8]. Nhờ trọng lượng phân tử nhỏ hơn và tính sơ nước tăng lên, các ginsenoside hiếm trong hồng sâm dễ dàng khuếch tán qua biểu mô ruột hơn, mang lại sinh khả dụng và dược tính cao hơn hẳn so với dạng tiền chất ban đầu trong bạch sâm [1, 8].

Bằng chứng khoa học từ các nghiên cứu đối đầu

Sự khác biệt về hàm lượng hóa học và hoạt tính giữa bạch sâm và hồng sâm đã được ghi nhận qua nhiều công trình nghiên cứu trong nhiều năm qua:

Năm 1996, một nghiên cứu trên mô hình động vật được thực hiện để đánh giá tác dụng kháng ung thư của các dạng sâm và độ tuổi củ sâm khác nhau ^[5]. Thí nghiệm tiến hành trên chuột sơ sinh dòng N:GP (S) bị kích thích tạo u tuyến phổi bằng cách tiêm dưới da 0,5 mg hợp chất benzo(a)pyrene ^[5]. Sau giai đoạn cai sữa, chuột được cho uống bột hoặc dịch chiết của sâm tươi sấy khô, bạch sâm (5-6 năm tuổi) và hồng sâm (4, 5, 6 năm tuổi) pha trong nước uống liên tục suốt 6 tuần ^[5]. Đến tuần thứ 9, số lượng chuột mắc u và số ổ u tuyến phổi được đếm chi tiết ^[5]. Kết quả cho thấy tác dụng kháng u xuất hiện ở bột và dịch chiết của bạch sâm 5-6 năm tuổi cũng như hồng sâm 4, 5, 6 năm tuổi ^[5]. Phân tích hóa học ghi nhận hàm lượng các ginsenoside chính (Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, Rg1) có xu hướng hơi cao hơn ở sâm tươi hoặc bạch sâm so với hồng sâm, và hàm lượng này tăng theo độ tuổi nuôi trồng của sâm ^[5]. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu không tìm thấy mối tương quan trực tiếp giữa tổng hàm lượng ginsenoside chính với dạng điều chế hay độ tuổi trồng, dẫn đến kết luận rằng hồng sâm và sâm lâu năm chứa hàm lượng các thành phần chống u tiềm năng đặc hiệu cao hơn ^[5].

Đến năm 2008, một nghiên cứu tập trung vào quy trình tinh chế ginsenoside cho mục đích công nghiệp đã so sánh dịch chiết thô từ củ sâm hoang dã nuôi cấy mô, hồng sâm (sâm hấp) và bạch sâm (sâm phơi khô) bằng phương pháp chiết ethanol 75% kết hợp siêu âm và sắc ký hấp phụ ^[6]. Dữ liệu cho thấy hàm lượng tổng ginsenoside trong dịch chiết thô ban đầu của hồng sâm đạt 12,1%, nhỉnh hơn so với mức 11,3% của bạch sâm (và 4,1% ở rễ sâm cấy mô) ^[6]. Sau khi tinh chế qua hệ thống nhựa hấp phụ macroporous, hàm lượng tổng saponin đạt 71,7% ở hồng sâm và 72,5% ở bạch sâm ^[6]. Phân tích bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) khẳng định tỷ lệ phân bố giữa các ginsenoside có sự khác biệt rõ rệt giữa các dạng sản phẩm sâm ^[6].

Năm 2012, một nghiên cứu so sánh chuyên sâu về thành phần hóa học và hoạt tính kháng ung thư giữa bạch sâm và hồng sâm của ba loài sâm thông dụng: nhân sâm châu Á (P. ginseng), sâm Mỹ (P. quinquefolius) và tam thất (P. notoginseng) ^[7]. Nhóm tác giả định lượng đồng thời 19 loại ginsenoside chính bằng kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng cao đầu dò tử ngoại (HPLC-UV ở bước sóng 202 nm) ^[7]. Hiệu quả ức chế tăng sinh và kích hoạt chết rụng tế bào (apoptosis) được đánh giá trên dòng tế bào ung thư đại trực tràng ở người thông qua phương pháp đo MTS và đo dòng tế bào (flow cytometry) ^[7]. Dữ liệu xác nhận quá trình hấp sấy đã chuyển đổi ồ ạt các ginsenoside phân cực trong bạch sâm thành các hợp chất phân giải mới ít phân cực hơn trong hồng sâm ^[7]. Trong thử nghiệm sinh học, bạch sâm chỉ thể hiện tác dụng ức chế tăng sinh yếu ớt, trong khi hồng sâm cho thấy mức gia tăng vượt bậc về khả năng ức chế tăng sinh và gây chết rụng tế bào ung thư (cả hai chỉ số đều đạt mức P < 0,01 so với bạch sâm) ^[7].

Cũng trong năm 2012, các nhà khoa học áp dụng kỹ thuật HPLC-ESI-MS/MS(n) để đánh giá quá trình biến đổi hóa học toàn diện khi sản xuất hồng sâm ^[3]. Nghiên cứu xác định được 36 ginsenoside trong hồng sâm và bạch sâm, trong đó có 11 hợp chất mới hoàn toàn được tạo ra trong quá trình hấp nhiệt ^[3]. Quá trình này khử bỏ các nhóm malonyl kém bền, làm thay đổi cấu trúc phân tử căn bản ^[3].

Năm 2015, nghiên cứu so sánh tính chất lý hóa giữa bạch sâm, hồng sâm và hắc sâm ghi nhận quá trình hấp nhiệt biến đổi saponin thông qua thủy phân, tách nước và đồng phân hóa tại vị trí C-3, C-6 hoặc C-20 ^[8]. Đồng thời, quá trình hấp củ sâm làm tăng đáng kể lượng đường khử, polysaccharide có tính axit và các hợp chất phenolic ^[8]. Khi kiểm tra hoạt tính chống oxy hóa bằng phép thử bắt gốc tự do DPPH, hồng sâm thể hiện hoạt tính chống oxy hóa vượt trội hơn hẳn so với bạch sâm ^[8]. Đặc biệt, mức tồn dư chất sinh ung thư benzo(a)pyrene trong cả bạch sâm và hồng sâm đều hoàn toàn không phát hiện thấy (dưới ngưỡng quy định an toàn thực phẩm 5 microgam/kg) ^[8].

Năm 2016, một bài tổng quan đánh giá cơ chế tác động của hồng sâm đối với ung thư đã tổng kết rằng hoạt tính sinh học của hồng sâm vượt trội hơn bạch sâm nhờ sự sinh ra của các ginsenoside hoạt tính cao trong quá trình xử lý nhiệt ^[4]. Các cơ chế sinh học chính bao gồm việc làm ngừng chu kỳ phân chia tế bào, kích hoạt quá trình tự chết theo chương trình và ức chế sự hình thành mạch máu mới nuôi khối u ^[4].

Năm 2024, một tổng quan toàn diện về hóa thực vật của hồng sâm một lần nữa tái khẳng định củ sâm sau khi hấp chứa tới 57 ginsenoside riêng biệt, đi kèm các nhóm chất mới hình thành như sản phẩm phản ứng Maillard, polyacetylene, polysaccharide biến tính và glycoside đặc thù, tạo nên hồ sơ sinh học khác biệt hoàn toàn với bạch sâm phơi khô ^[2].

Hiểu lầm thường gặp về bạch sâm và hồng sâm

Nhiều người lầm tưởng rằng bạch sâm và hồng sâm là hai giống thảo dược hoàn toàn khác biệt sinh trưởng ở hai vùng đất khác nhau. Thực chất, cả hai đều thu hái từ cùng một loài nhân sâm châu Á (Panax ginseng) [1, 2]. Màu đỏ sẫm của hồng sâm không phải do giống sâm quy định mà là thành quả của phản ứng caramen hóa và phản ứng Maillard sinh ra trong chu trình hấp nhiệt [2, 7].

Một hiểu lầm phổ biến khác là cho rằng quá trình hấp nhiệt sẽ "phá hủy" các hoạt chất quý của sâm, khiến hồng sâm bị giảm phẩm chất so với sâm tươi hay bạch sâm. Dù đúng là nồng độ một số ginsenoside tự nhiên ban đầu (như Rb1, Re, Rg1) có thể giảm đi qua quá trình đun hấp, nhưng sự hao hụt này lại tạo điều kiện để sinh ra 11 ginsenoside mới cùng hàng loạt dẫn xuất có trọng lượng phân tử nhỏ hơn, mang hoạt tính chống oxy hóa và kháng tăng sinh tế bào mạnh mẽ hơn nhiều lần [1, 5, 7, 8].

Ngoài ra, người tiêu dùng không nên xem hồng sâm hay các chiết xuất ginsenoside như một phương thuốc thần kỳ có khả năng "chữa khỏi hoàn toàn" bệnh ung thư hay các bệnh mạn tính. Các dữ liệu về ức chế tăng sinh và cảm ứng chết tế bào ung thư hiện nay phần lớn được ghi nhận trên dòng tế bào đại trực tràng trong ống nghiệm hoặc trên mô hình động vật thí nghiệm, đóng vai trò làm sáng tỏ tiềm năng phòng ngừa và hỗ trợ hóa trị liệu chứ không thay thế cho các phác đồ y khoa chính thống [1, 4, 8].

Ai nên thận trọng khi sử dụng?

Mặc dù nhân sâm châu Á là dược liệu tự nhiên phổ biến, người tiêu dùng cần hết sức lưu ý rằng hồng sâm có hoạt tính sinh học rất cao và sự biến đổi hóa học sâu sắc [1, 2]. Những người đang mắc các bệnh lý chuyển hóa phức tạp, bệnh tim mạch hoặc huyết áp cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa trước khi bắt đầu dùng các chế phẩm nhân sâm.

Đặc biệt, những người đang trong quá trình điều trị y tế, người đang sử dụng các loại thuốc kê đơn điều trị bệnh mạn tính hoặc bệnh nhân ung thư đang tiếp nhận hóa - xạ trị không được tự ý bổ sung liều cao hồng sâm hoặc bạch sâm mà chưa thông qua bác sĩ điều trị. Việc tự ý phối hợp có thể làm thay đổi đáp ứng của cơ thể với phác đồ hoặc gây tương tác bất lợi ngoài ý muốn. Phụ nữ có thai, người đang cho con bú và trẻ nhỏ cũng là những nhóm đối tượng cần thận trọng tuyệt đối.

Cách áp dụng thực tế trong đời sống

Tùy thuộc vào nhu cầu nâng cao thể trạng, người tiêu dùng có thể lựa chọn dạng sâm phù hợp với mục đích của mình:

Bạch sâm thích hợp cho những ai tìm kiếm nguồn saponin tự nhiên nguyên bản dưới dạng trà thanh nhiệt hoặc dùng để ngâm sấy truyền thống [1, 6]. Trong khi đó, nếu mục tiêu là hỗ trợ chống oxy hóa tốt hơn hoặc tìm kiếm các ginsenoside hiếm dễ hấp thu vào máu, hồng sâm là một lựa chọn hợp lý hơn đã được chứng minh qua thực nghiệm sinh học [1, 7, 8].

Khi sử dụng hồng sâm dạng nước chiết, cao sâm hoặc viên nang, nên dùng vào ban ngày (buổi sáng hoặc trưa) sau khi ăn nhẹ để cơ thể hấp thu tối ưu và tránh gây hưng phấn tinh thần làm mất ngủ vào buổi tối. Tuyệt đối không lạm dụng quá liều quy định ghi trên bao bì nhà sản xuất. Hãy kiểm tra nguồn gốc xuất xứ rõ ràng để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn kiểm nghiệm, không chứa tạp chất nguy hại và tuân thủ các quy định về an toàn thực phẩm ^[8].

Sự khác biệt cốt lõi giữa bạch sâm và hồng sâm bắt nguồn từ bàn tay chế biến của con người: một bên giữ nguyên vẹn cấu trúc ginsenoside phân cực ban đầu qua việc phơi khô tự nhiên, một bên dùng nhiệt ẩm để bẻ gãy chuỗi đường và tạo ra các saponin thứ cấp hoạt tính cao [1, 5, 8]. Cả hai đều mang những giá trị dược liệu riêng biệt, song việc hiểu rõ bản chất biến đổi hóa học sẽ giúp người tiêu dùng chọn đúng sản phẩm phù hợp cho sức khỏe mà không bị chi phối bởi những lời quảng cáo phóng đại.