Nhiều người quan tâm đến thảo dược tự nhiên thường nghe nhắc đến chiết xuất vỏ sồi như một liệu pháp truyền thống giúp làm se da, giảm viêm và kháng khuẩn. Tuy nhiên, trên thị trường hiện nay có hai nhóm nguyên liệu phổ biến là sồi trắng Bắc Mỹ và các loài sồi thông thường ở châu Âu. Câu hỏi đặt ra là chiết xuất từ hai nguồn này có gì khác biệt về mặt hoạt chất và tác dụng sinh học?
Thực tế, sự khác biệt mấu chốt giữa vỏ sồi trắng và sồi thông thường nằm ở thành phần hóa học, đặc biệt là hàm lượng tannin ngưng tụ, ellagitannin và acid ellagic tự do. Dù cùng thuộc chi sồi (Quercus), mỗi loài mang tỷ lệ hoạt chất thực vật riêng biệt, dẫn đến sự khác nhau về khả năng kháng oxy hóa, ức chế men đường huyết và mức độ tác động lên hệ tiêu hóa.
Bản chất hóa sinh của tannin và acid ellagic trong vỏ sồi
Tannin trong thực vật là nhóm hợp chất polyphenol lớn, thường chia thành hai nhóm chính: tannin thủy phân được (hydrolysable tannins) và tannin ngưng tụ (condensed tannins hay proanthocyanidins) [1]. Ở trung tâm phân tử của tannin thủy phân là một gốc đường D-glucose được este hóa một phần hoặc hoàn toàn với acid gallic (tạo thành gallotannin) hoặc acid ellagic (tạo thành ellagitannin) [1]. Nhóm chất này có đặc điểm là dễ bị phân cắt bởi acid yếu hoặc base yếu để giải phóng carbohydrate và các acid phenolic [1]. Khi đun sôi trong nước khoảng 30 phút, chúng có thể bị phân giải thành acid gallic, acid ellagic và corilagin [1].
Ngược lại, tannin ngưng tụ là các chuỗi polyme gồm 2 đến 50 (hoặc nhiều hơn) đơn vị flavonoid liên kết với nhau bằng các liên kết carbon-carbon bền vững [1]. Cấu trúc liên kết này rất khó bị phá vỡ thông qua phản ứng thủy phân thông thường [1]. Bên cạnh đó, vỏ sồi còn chứa các monomer flavonoid như catechin, epicatechin, epigallocatechin và epigallocatechin gallate [2]. Sự đan xen giữa các nhóm tannin này tạo nên đặc tính sinh học đặc trưng cho từng chiết xuất sồi.
Phân tích cấu trúc: Sồi trắng khác gì sồi châu Âu?
Khi phân tích chuyên sâu về mặt hóa học, các nhà khoa học đã so sánh sồi trắng Bắc Mỹ (Quercus alba) và sồi đỏ hay sồi thường châu Âu (Quercus robur) [3]. Bằng kỹ thuật sắc ký lỏng ghép khối phổ, tannin chiết xuất từ cả hai loài sồi này chủ yếu bao gồm các este của acid gallic và acid ellagic với glucose [3].
Các hợp chất nhận diện được ở cả hai loài bao gồm grandinin/roburin E, castalagin/vescalagin, acid gallic, valoneic acid bilactone, monogalloyl glucose, digalloyl glucose, trigalloyl glucose, ellagic acid rhamnose, quercitrin và acid ellagic [3]. Tuy nhiên, nồng độ của ellagitannin giữa các loài có sự chênh lệch rõ rệt [4]. Các loài sồi châu Âu thường có hàm lượng ellagitannin cao hơn đáng kể so với sồi trắng Bắc Mỹ (Quercus alba) [4]. Trong một số nghiên cứu mở rộng, loài sồi Quercus frainetto ghi nhận nồng độ ellagitannin cao nhất, trong khi loài Quercus humboldtii lại có nồng độ thấp tương tự sồi trắng Quercus alba [4].
Bằng chứng khoa học về hoạt tính sinh học của từng loài
Để hiểu rõ sự khác biệt sinh học, các nhà nghiên cứu đã tiến hành nhiều thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và trên mô hình sống. Mỗi nghiên cứu làm sáng tỏ một góc độ khác nhau về tiềm năng của các loài sồi.
Năm 2019, một nghiên cứu đánh giá hồ sơ polyphenol và hoạt tính sinh học trên dịch chiết vỏ của ba loài sồi gồm Quercus robur, Quercus acutissima và Quercus macrocarpa [2]. Kết quả thử nghiệm trong ống nghiệm bằng phương pháp quét gốc tự do DPPH và tẩy màu beta-carotene cho thấy chiết xuất vỏ loài sồi thông thường Quercus robur thể hiện hoạt tính chống oxy hóa cao hơn đáng kể so với các loài còn lại, tương đương với các chất chống oxy hóa đối chứng chuẩn [2]. Tác dụng vượt trội này được giải thích là nhờ thành phần hoạt tính sinh học chính là acid ellagic [2]. Đồng thời, chiết xuất vỏ Quercus robur cũng thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh nhất đối với phần lớn các chủng vi khuẩn được thử nghiệm [2].
Năm 2017, các nhà khoa học đã tiến hành phân đoạn chiết xuất từ gỗ sồi sấy Quercus robur bằng ethanol và cột hấp phụ XAD-16 để đánh giá khả năng ức chế enzyme tiêu hóa [5]. Kết quả cho thấy các phân đoạn giàu hợp chất monogalloylglucose, castalin, acid gallic, vescalagin và grandinin có hoạt tính chống oxy hóa DPPH cao nhất [5]. Đáng chú ý, các phân đoạn X1C và X2C ức chế mạnh men alpha-glucosidase của nấm men với nồng độ ức chế 50% (IC50) lần lượt là 9,89 và 8,05 microgam/mL [5]. Khi tinh chế sâu hơn phân đoạn X2C, các tác giả thu được một tiểu phân đoạn chứa thành phần chính là castalagin với khả năng ức chế alpha-glucosidase tăng cường, đạt giá trị IC50 ở mức 6,15 microgam/mL [5]. Điều này gợi ý tiềm năng của các ellagitannin từ loài sồi này trong việc làm chậm hấp thu đường.
Năm 2013, một nghiên cứu khác phân tích chiết xuất các bộ phận của loài Quercus petraea và Quercus robur bằng phương pháp quang phổ và hóa trắc nghiệm [6]. Hàm lượng phenolic tổng số dao động từ 7,44 mg catechin/g ở cành non đến 35,52 mg catechin/g ở lá Q. petraea [6]. Lượng tannin ghi nhận từ 4,667 mg catechin/g ở cành đến 26,24 mg catechin/g ở lá [6]. Hàm lượng flavonoid từ 19,12 mg rutin/100 g ở cành đến 306,1 mg rutin/100 g ở lá [6]. Đáng chú ý, hàm lượng proanthocyanidin (tannin ngưng tụ) đạt mức cao nhất lên tới 1102 mg rutin/100 g ở lá của loài Quercus robur [6]. Báo cáo cũng chỉ ra tannin thủy phân là nhóm phenolic chiếm ưu thế trong lá sồi Quercus robur [6].
Về tác động trên sinh vật sống, nghiên cứu năm 1997 thực hiện trên loài sóc xám miền Đông nuôi nhốt (Sciurus carolinensis) để đánh giá ảnh hưởng của các loại quả sồi lên tiêu hóa [7]. Các cá thể được cho ăn chế độ 100% quả sồi đỏ (Quercus rubra) hoặc sồi trắng (Quercus alba) [7]. Kết quả ghi nhận quả sồi đỏ có nồng độ phenol và tannin cao hơn, khiến lượng thức ăn khô tiêu thụ giảm sút, độ tiêu hóa protein biểu kiến giảm và làm tăng hoạt tính thải độc qua phản ứng glucuronid hóa ở gan động vật [7]. Ngược lại, chế độ ăn sồi trắng dù làm giảm tiêu hóa protein so với thức ăn chuẩn nhưng không làm giảm lượng ăn vào trong thời gian dài và không kích thích quá trình glucuronid hóa [7]. Khi cho ăn thức ăn bổ sung tannin tinh khiết, chế độ chứa 4% hoặc 8% acid tannic (tannin thủy phân) và 3% hoặc 6% quebarcho (tannin ngưng tụ) đều làm giảm tiêu hóa protein, nhưng chỉ riêng mức 8% acid tannic có xu hướng làm tăng hoạt tính glucuronid hóa [7].
Quá trình chế biến ảnh hưởng thế nào đến tannin trong gỗ sồi?
Nồng độ và cấu trúc tannin không cố định mà thay đổi rất lớn tùy thuộc vào điều kiện phơi ủ và gia nhiệt [4]. Một nghiên cứu năm 2001 kéo dài 3 năm đã theo dõi sự biến đổi của ellagitannin trên gỗ lõi sồi Tây Ban Nha (Quercus robur, Quercus petraea, Quercus pyrenaica, Quercus faginea) so sánh với sồi Pháp và sồi trắng Mỹ (Quercus alba) [8].
Các nhà nghiên cứu định lượng các ellagitannin bao gồm roburin A-E, grandinin, vescalagin và castalagin bằng kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC [8]. Kết quả cho thấy trong suốt 3 năm phơi tự nhiên, nồng độ các ellagitannin đều sụt giảm theo thời gian ở tất cả các mẫu gỗ sồi Tây Ban Nha, sồi Pháp và sồi trắng Mỹ [8]. Tiếp đó, quá trình nướng nhiệt (toasting) cũng làm giảm mạnh lượng roburin A-E, grandinin, vescalagin và castalagin theo cùng một tỷ lệ ở các loài [8]. Ngoài ra, phơi khô và xử lý nhiệt còn làm biến đổi chất lượng và phân bố trọng lượng phân tử của các dẫn xuất ellagitannin [8]. Ngược lại, nồng độ các hợp chất phenol trọng lượng phân tử thấp như acid ellagic và acid gallic có xu hướng gia tăng nhẹ sau quá trình nướng nhiệt [4].
Điểm mạnh và giới hạn của các bằng chứng hiện nay
Các nghiên cứu đã chứng minh rõ sự đa dạng và giàu có của các hợp chất phenolic trong các loài sồi, đặc biệt là vai trò kháng oxy hóa mạnh mẽ của acid ellagic và khả năng ức chế enzyme tiêu hóa của ellagitannin như castalagin [4, 5]. Việc phân tích sâu sắc ký khối phổ cũng giúp minh chứng cấu trúc tannin phức tạp giữa sồi trắng và sồi thường [3].
Tuy nhiên, các dữ liệu về hoạt tính kháng khuẩn và chống oxy hóa vượt trội của sồi thông thường Quercus robur hay sồi trắng Quercus alba hiện chủ yếu dừng lại ở các thử nghiệm ống nghiệm (in vitro) [4, 5] hoặc trên động vật hoang dã như sóc [7]. Chưa có đầy đủ các thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn trên người để khẳng định chiết xuất vỏ loài sồi nào mang lại hiệu quả vượt trội hơn trong điều trị bệnh lý cụ thể. Hơn nữa, việc sử dụng các dung môi hữu cơ như ethanol hay hỗn hợp nước - axeton để trích ly tannin trong nghiên cứu có thể khác biệt so với các sản phẩm thương mại thông thường [4, 8].
Hiểu lầm thường gặp về chiết xuất vỏ sồi
Nhiều người lầm tưởng rằng chiết xuất từ mọi loại sồi đều mang hoạt tính và nồng độ tannin như nhau. Thực tế, sồi trắng Mỹ thường chứa hàm lượng ellagitannin thấp hơn so với nhiều loài sồi châu Âu [4].
Một hiểu lầm phổ biến khác là càng nhiều tannin thì thảo dược càng có lợi cho sức khỏe. Mặc dù tannin mang lại tác dụng làm se và chống oxy hóa, lượng tannin quá cao có thể kết tủa protein, làm giảm khả năng tiêu hóa và hấp thu đạm của cơ thể như đã quan sát thấy trong các mô hình thử nghiệm tiêu hóa [6, 8]. Việc tiếp xúc với lượng tannin thủy phân quá cao cũng thúc đẩy các phản ứng thải độc tại gan [7].
Nhóm đối tượng cần thận trọng
Do tannin có đặc tính liên kết và làm kết tủa protein, những người có đường tiêu hóa nhạy cảm, người bị viêm loét dạ dày hoặc suy giảm chức năng hấp thu nên thận trọng khi dùng các sản phẩm vỏ sồi đậm đặc dạng uống vì chúng có thể cản trở tiêu hóa đạm [7]. Người có bệnh lý nền về gan cũng cần tham khảo ý kiến bác sĩ do phản ứng liên hợp glucuronid hóa có thể bị kích hoạt mạnh khi tiếp xúc với liều cao tannin thủy phân [7].
Hiện chưa có nghiên cứu an toàn đầy đủ trên phụ nữ có thai, phụ nữ đang cho con bú và trẻ nhỏ đối với chiết xuất vỏ sồi đậm đặc. Vì vậy, các nhóm đối tượng này không nên tự ý dùng chiết xuất vỏ sồi mà không có chỉ định chuyên môn từ bác sĩ.
Gợi ý áp dụng thực tế an toàn
Nếu sử dụng vỏ sồi dưới dạng trà hoặc nước sắc cổ truyền, người dùng chỉ nên sử dụng với lượng vừa phải và lắng nghe phản ứng của cơ thể. Quá trình đun sôi trong nước khoảng 30 phút sẽ phân giải một phần các ellagitannin phức tạp thành các acid phenolic đơn giản hơn như acid gallic và acid ellagic tự do [1].
Để chiết xuất tannin hiệu quả trong đời sống, dung môi nước hoặc cồn nhẹ thường được sử dụng dựa trên đặc tính hòa tan tốt của nhóm hợp chất này [1]. Khi sử dụng ngoài da để làm se vết thương hay hỗ trợ giảm viêm, có thể dùng nước sắc rửa nhẹ nhàng ngoài da. Không tự ý dùng chiết xuất vỏ sồi thay thế cho các loại thuốc điều trị bệnh chuyển hóa hay kháng sinh mà chưa có ý kiến của bác sĩ chuyên khoa.
Tóm lại, cả vỏ sồi trắng Bắc Mỹ và các loài sồi thường châu Âu đều là nguồn dồi dào các polyphenol quý giá, đặc biệt là ellagitannin và acid ellagic. Tuy sồi thông thường có xu hướng chứa hàm lượng ellagitannin cao hơn và hoạt tính kháng oxy hóa mạnh hơn trong ống nghiệm, người tiêu dùng cần cân nhắc nhu cầu và luôn tham khảo ý kiến nhân viên y tế trước khi sử dụng các sản phẩm cô đặc từ vỏ sồi.
