Củ kiệu và tỏi là hai loại gia vị vô cùng quen thuộc trong mâm cơm của người Việt. Cả hai đều thuộc chi Hành (Allium), mang mùi nồng đặc trưng khiến nhiều người thắc mắc liệu thành phần hoạt chất sinh học của chúng có giống nhau hay không.

Về mặt hóa thực vật học, củ kiệu (Allium chinense) và tỏi (Allium sativum) có cấu trúc hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh (organosulfur) khác biệt rõ rệt [1]. Tỏi chứa hàm lượng dồi dào alliin chuyển hóa thành allicin – thành phần chiếm hơn 60% tổng lượng thiosulfinate của tỏi [2], trong khi củ kiệu sở hữu hệ hợp chất bay hơi đặc trưng riêng theo loài [1].

Nguồn gốc của mùi cay nồng ở chi Hành

Các loại thực vật thuộc chi Allium từ lâu đã được con người sử dụng làm thực phẩm và vị thuốc nhờ hương vị đặc trưng bắt nguồn từ nguyên tố lưu huỳnh [2, 3]. Tên gọi khoa học Allium bắt nguồn từ tiếng Celtic "all", có nghĩa là vị cay nồng [3].

Bình thường, các tiền chất lưu huỳnh nằm yên trong tế bào thực vật dưới dạng dẫn xuất axit amin cysteine sulfoxide [4]. Khi củ tỏi hoặc thân cây bị nghiền nát hay dập vỡ, một loại enzyme có tên alliinase lập tức phản ứng với các tiền chất này để tạo thành các thiosulfinate hoạt động [4].

Chính các thiosulfinate, tiêu biểu là allicin, đã tạo nên mùi hăng gắt cùng hàng loạt hoạt tính sinh học của tỏi [1, 3]. Sau đó, các hợp chất không bền này nhanh chóng phân giải thành nhiều chất hữu cơ chứa lưu huỳnh thứ cấp [4].

Sự khác biệt hóa thực vật giữa củ kiệu và tỏi

Nghiên cứu phân tích các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) đã chỉ ra sự tách biệt rất rõ về hồ sơ hóa học giữa củ kiệu (Allium chinense) và các loài họ hàng [1]. Cụ thể, phân tích thành phần chính (PCA) cho thấy nồng độ và tỷ lệ các hợp chất bay hơi phụ thuộc chặt chẽ vào từng phân loài thực vật [1].

Trong khi củ kiệu thể hiện phổ hợp chất bay hơi riêng biệt phân định loài [1], tỏi lại đặc trưng bởi hàm lượng vượt trội của allicin (diallyl thiosulfinate) [1, 8]. Allicin là hợp chất lưu huỳnh chính phản ứng với nhóm thiol được củ tỏi sinh ra khi mô thực vật bị tổn thương cơ giới [5].

Dù cùng thuộc chi Allium, các loài khác nhau sẽ chứa loại và hàm lượng cysteine sulfoxide tiền chất khác biệt [4]. Tỏi sở hữu các peptide c-glutamyl và ba tiền chất sulfoxide tương ứng gồm alliin, isoalliin và methiin [6]. Vì vậy, nồng độ allicin nguyên bản tạo ra sau khi dập nát ở tỏi cao hơn hẳn so với củ kiệu [2].

Các nghiên cứu nói gì về hoạt tính sinh học của tỏi?

Khoa học hiện đại đã phân tích sâu các hợp chất lưu huỳnh của tỏi qua nhiều thử nghiệm phòng thí nghiệm:

  • Nghiên cứu cơ chế tế bào công bố năm 2021: Các nhà khoa học khảo sát tác dụng của allicin trên tế bào biểu mô phổi Calu-3 và tế bào Vero E6 [5]. Kết quả ghi nhận allicin ở liều tương thích sinh học làm giảm khoảng 60-70% lượng RNA của virus [5]. Tế bào phổi Calu-3 có khả năng dung nạp allicin tốt hơn nhờ nồng độ glutathione cao hơn 4 lần so với tế bào Vero E6 [5]. Allicin cũng điều hòa giảm biểu hiện con đường tín hiệu interferon (IFN) và ức chế các protein cấu trúc virus như N, M, S và ORF3 [5]. Dù vậy, đây chỉ là nghiên cứu ống nghiệm, chưa thử nghiệm trên người [5].

  • Nghiên cứu chống thoái hóa tế bào năm 2024: Thử nghiệm trên tế bào thần kinh hải mã chuột HT22 cho thấy allicin cùng diallyl disulfide và diallyl trisulfide bảo vệ tế bào khỏi quá trình ferroptosis (dạng chết tế bào do peroxy hóa lipid phụ thuộc sắt) [7]. Tuy nhiên, các hợp chất này không ngăn chặn được quá trình apoptosis thông thường [7]. Thử nghiệm cũng chỉ dừng lại ở mô hình dòng tế bào chuột [7].

  • Thử nghiệm so sánh hoạt tính các loài Allium năm 2017: Nghiên cứu trong ống nghiệm trên sáu loài Allium nhận thấy tỏi và hẹ tây có hoạt tính chống kết tập tiểu cầu mạnh nhất, tương quan thuận với tổng hàm lượng lưu huỳnh hữu cơ (R=0,74) và hàm lượng polyphenol (R=0,73) [8]. Ngược lại, tỏi tây và hành hoa có hoạt tính sinh học yếu nhất [8]. Hoạt tính chống oxy hóa lại có mối tương quan mạnh nhất với tổng polyphenol (R=0,91) và liên hệ trung bình với tổng lưu huỳnh hữu cơ (R=0,67) [8].

  • Tách chiết hợp chất mới năm 2020: Các nhà nghiên cứu đã phân lập được 5 hợp chất lưu huỳnh mạch vòng mới từ lá tỏi, gồm foliogarlic disulfane A1-A3 và foliogarlic trisulfane A1-A2, cấu tạo phức hợp với hợp chất furanone [4].

Các nghiên cứu trên nhấn mạnh rằng tỏi có nguồn hoạt chất dồi dào, nhưng phần lớn bằng chứng hiện tại vẫn nằm trong phạm vi phòng thí nghiệm, tế bào phân lập hoặc động vật, chưa thể suy diễn trực tiếp thành liều dùng điều trị bệnh ở người [1, 6].

Đặc tính kém bền của các hợp chất lưu huỳnh

Một hạn chế lớn của các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ là độ bền rất kém, nhất là khi tiếp xúc với không khí [3]. Thiosulfinate bao gồm allicin biến đổi rất nhanh thành các chất bay hơi khác như ajoene hay diallyl sulfide [4].

Nghiên cứu về dịch chiết nước của tỏi rừng (Allium ursinum) năm 2013 ghi nhận dung dịch này suy giảm hoạt tính chống oxy hóa theo hàm mũ [3]. Thời gian bán hủy của quá trình phân hủy allicin trong môi trường nước ở nhiệt độ phòng là 14 giờ 49 phút [3].

Quá trình chế biến nhiệt cũng làm hao hụt đáng kể các chất này [2]. Nghiên cứu sấy rễ một loài Allium cho thấy sấy khí nóng làm giảm mạnh các hợp chất lưu huỳnh nặng mùi như diallyl trisulfide, dimethyl trisulfide và dipropyl trisulfide so với sấy nhiệt độ thấp [2]. Do đó, củ kiệu khi muối chua hoặc tỏi nấu chín kỹ đều mất đi phần lớn các hợp chất dễ bay hơi ban đầu [2].

Hiểu lầm thường gặp giữa củ kiệu và tỏi

Nhiều người lầm tưởng củ kiệu muối chua cũng mang lại tác dụng kháng sinh tự nhiên mạnh mẽ tương đương với tỏi tươi. Thực tế, allicin chủ yếu tập trung dồi dào ở tỏi [1, 8]. Củ kiệu tuy cùng họ nhưng hồ sơ các chất dễ bay hơi rất khác biệt [1].

Một hiểu lầm khác là ăn tỏi sống có thể thay thế thuốc kháng virus hoặc thuốc chữa bệnh mạch vành. Mặc dù các hợp chất lưu huỳnh có tiềm năng chống oxy hóa, kháng khuẩn và chống kết tập tiểu cầu trong phòng thí nghiệm [1, 4], các thực phẩm này không thể dùng để tự chữa bệnh.

Ai nên thận trọng khi sử dụng?

Do các loại thực vật chi Allium như tỏi chứa lượng hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh cao và có hoạt tính chống kết tập tiểu cầu mạnh [8], người chuẩn bị phẫu thuật hoặc người đang dùng thuốc chống đông máu nên thận trọng, cần tham khảo ý kiến bác sĩ điều trị.

Người có hệ tiêu hóa nhạy cảm, viêm loét dạ dày tá tràng cũng nên hạn chế ăn quá nhiều củ kiệu muối chua hoặc tỏi sống do vị cay nồng và tính axit từ đồ muối có thể gây kích ứng niêm mạc.

Hiện tại chưa có nghiên cứu chuyên sâu về hiệu ứng dược lý của củ kiệu trên các nhóm đối tượng đặc thù như phụ nữ mang thai, phụ nữ cho con bú hay trẻ nhỏ. Dữ liệu hóa thực vật và hoạt tính sinh học hiện có tập trung phần lớn trên tỏi tươi, tế bào nuôi cấy và động vật thí nghiệm [1, 4, 6]. Phụ nữ mang thai hoặc người có bệnh nền mạn tính cần hỏi ý kiến bác sĩ trước khi sử dụng các chiết xuất đậm đặc từ các loại củ này.

Gợi ý áp dụng trong bữa ăn hằng ngày

Để tận dụng tối đa giá trị dinh dưỡng của tỏi và củ kiệu, bạn có thể áp dụng các thói quen sau:

  • Đối với tỏi: Nên đập dập hoặc băm nhỏ tỏi tươi và để ngoài không khí khoảng vài phút trước khi chế biến nhằm kích hoạt enzyme alliinase chuyển hóa alliin thành allicin [4]. Khi nấu nướng, nên cho tỏi vào ở giai đoạn sau cùng để tránh nhiệt độ cao phá hủy các hợp chất lưu huỳnh quý giá [2].

  • Đối với củ kiệu: Thường được dùng dưới dạng muối chua ăn kèm để kích thích vị giác và hỗ trợ tiêu hóa. Nên sử dụng lượng vừa phải trong bữa ăn hàng ngày, kết hợp cùng chế độ ăn giàu rau xanh và thực phẩm đa dạng.

Củ kiệu và tỏi đều là những gia vị quý của tự nhiên với hệ hợp chất lưu huỳnh đặc sắc. Hãy sử dụng chúng như một phần của lối sống ăn uống lành mạnh và luôn tham vấn ý kiến chuyên gia y tế khi cần điều trị các vấn đề sức khỏe cụ thể.