Nhiều gia đình Việt có thói quen mua sẵn rễ cát cánh phơi khô cất trong tủ bếp để hãm trà hoặc sắc uống mỗi khi giao mùa, đau họng. Tuy nhiên, khi lấy túi dược liệu đã cất giữ từ năm này qua năm khác ra sử dụng, không ít người băn khoăn liệu để lâu như vậy thì dược tính của rễ cát cánh có bị hao hụt hay biến chất.
Câu trả lời ngắn gọn là: dược tính của cát cánh phụ thuộc trực tiếp vào cấu trúc hóa học của nhóm hoạt chất saponin bên trong rễ [1]. Dù các tài liệu khoa học hiện tại tập trung sâu vào quá trình sinh tổng hợp và chuyển hóa hoạt chất bằng enzyme hơn là đo lường thời gian bảo quản cụ thể hàng năm, dữ liệu phân tử cho thấy các liên kết đường trong saponin hoàn toàn có thể bị biến đổi bởi tác động của enzyme từ vi sinh vật hoặc nấm mốc [2], [1]. Bảo quản đúng cách để ngăn ẩm mốc và kiểm soát quá trình biến đổi sinh học là yếu tố quyết định chất lượng dược liệu.
Rễ cát cánh và kho tàng hoạt chất bảo vệ hô hấp
Cát cánh (tên khoa học là Platycodon grandiflorus hoặc Platycodon grandiflorum, thuộc họ Hoa chuông Campanulaceae) là loài thảo dược sống lâu năm phân bố rộng rãi tại khu vực Đông Bắc Á [2], [1]. Trong y học cổ truyền lẫn đời sống hiện đại tại Đông Á, phần rễ của cây (Platycodi radix) được sử dụng phổ biến làm dược liệu hỗ trợ điều trị các bệnh lý đường hô hấp như viêm phế quản, viêm amidan, đau họng, hen suyễn và lao phổi [2], [3]. Bên cạnh vai trò làm thuốc, rễ cát cánh còn là nguyên liệu quen thuộc để chế biến các món ăn kèm, món tráng miệng, trà thảo mộc, rượu hương vị và thực phẩm bổ sung sức khỏe [1], [4].
Giá trị dinh dưỡng và dược lý của rễ cát cánh đến từ thành phần hóa học đa dạng, bao gồm saponin triterpenoid, carbohydrate và chất xơ [4]. Trong đó, nhóm saponin triterpenoid khung oleanane — thường được gọi chung là các platycoside hoặc platycodin — đóng vai trò là hoạt chất chính tạo nên tác dụng sinh học của rễ [2], [5], [3]. Các nghiên cứu hiện đại ghi nhận nhóm platycoside này mang lại nhiều hoạt tính dược lý quan trọng như kháng viêm, chống oxy hóa, chống dị ứng, kháng virus, giảm mỡ máu, chống béo phì, bảo vệ thần kinh, kháng khối u và hỗ trợ cải thiện tình trạng kháng insulin [1], [4], [3].
Bản chất cấu trúc của saponin và cơ chế biến đổi dược tính
Để hiểu vì sao dược tính của rễ cát cánh có thể thay đổi, cần nhìn vào cấu trúc phân tử của hoạt chất saponin. Saponin triterpenoid vốn là các hợp chất thực vật tự nhiên mang tính lưỡng cực (vừa ưa nước vừa ưa dầu), có vai trò bảo vệ cây trồng chống lại sâu bệnh và các tác nhân gây hại từ môi trường [3]. Về mặt hóa học, các platycoside trong chiết xuất rễ cát cánh được cấu tạo từ một khung triterpene năm vòng (gọi là phần aglycon) gắn với hai chuỗi nhánh đường [1], [3]. Một nhánh là phân tử đường beta-glucose liên kết tại vị trí carbon số 3 (C-3) thông qua liên kết glycoside; nhánh còn lại là một chuỗi đường phức tạp (oligosaccharide gồm các gốc apiofuranosyl-xylopyranosyl-rhamnopyranosyl-arabinofuranosyl) [1].
Điểm mấu chốt quyết định độ mạnh yếu của dược liệu nằm ở số lượng các gốc đường gắn trên khung phân tử. Các nghiên cứu chỉ ra rằng nhóm saponin đã cắt bớt gốc đường (deglycosylated saponins) có hoạt tính sinh học mạnh hơn nhiều so với dạng saponin còn nguyên gốc đường (glycosylated saponins) [2], [1]. Chẳng hạn, hoạt chất Platycodin D (dạng đã cắt bớt đường) thể hiện hoạt tính dược lý vượt trội hơn hẳn so với Platycoside E (dạng gắn nhiều đường) [2]. Sự chuyển đổi giữa các dạng này xảy ra khi có sự tác động của các enzyme cắt liên kết đường như beta-glucosidase hoặc pectinase từ bản thân thực vật hoặc từ vi sinh vật bên ngoài [2], [1].
Các nghiên cứu khoa học nói gì về hoạt chất trong cát cánh?
Mặc dù chưa có nghiên cứu theo dõi riêng lẻ từng năm bảo quản rễ khô trong điều kiện gia đình, hàng loạt công trình phân tích sinh học phân tử, hệ gen và chuyển hóa chất đã làm sáng tỏ cách thức hoạt chất trong cát cánh hình thành, phân bố và biến đổi.
Một nghiên cứu công bố năm 2015 đã phát triển phương pháp phân tích toàn diện các chất chuyển hóa trong cây cát cánh bằng hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng siêu cao ghép nối khối phổ (UPLC-QTOF/MS) [4]. Các nhà khoa học đã tối ưu hóa quy trình chiết xuất (lựa chọn dung môi, tỷ lệ dung môi trên mẫu và thời gian siêu âm), giúp tách biệt rõ ràng các chất chuyển hóa, bao gồm các platycoside chính, chỉ trong vòng 15 phút ở cả chế độ ion âm và dương [4]. Khi đem so sánh mẫu rễ (PR) với mẫu thân và lá (PS), kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt cả về chất lượng lẫn số lượng các chất chuyển hóa giữa các bộ phận, và thành phần này cũng khác nhau tùy thuộc vào từng cá thể cây trồng [4]. Giới hạn của nghiên cứu là tập trung vào thiết lập công cụ đánh giá chất lượng và phân biệt giống cây trồng hơn là theo dõi biến đổi mẫu khô theo thời gian [4].
Năm 2020, một nghiên cứu giải mã toàn bộ hệ gen, hệ phiên mã và hệ methyl hóa của cây cát cánh đã cung cấp cái nhìn sâu sắc về nguồn gốc hoạt chất tại rễ [3]. Kết quả giải trình tự cho thấy bộ gen phác thảo của cát cánh dài 680,1 Mb với 40.017 gen mã hóa protein [3]. Phân tích chỉ ra sự mở rộng mạnh mẽ của họ gen CYP716 (đóng vai trò chính trong quá trình oxy hóa platycoside) và gen tổng hợp beta-amyrin (bAS) [3]. Đặc biệt, giải trình tự bisulfite toàn hệ gen phát hiện các gen CYP716 và bAS ở trạng thái giảm methyl hóa và biểu hiện ưu tiên cao tại mô rễ, giải thích vì sao rễ lại là nơi tích tụ saponin dồi dào nhất [3].
Cũng trong năm 2020, một công trình khác đã khảo sát sự biến đổi cấu trúc saponin dưới tác động của enzyme từ nấm mốc [1]. Các nhà khoa học sử dụng enzyme pectinase chiết xuất từ nấm Aspergillus aculeatus để thực hiện phản ứng cắt gốc đường của các platycoside trong chiết xuất rễ cát cánh [1]. Bằng thiết bị phân tích LC/MS, nghiên cứu xác nhận enzyme này đã chuyển hóa thành công các saponin dạng gắn nhiều đường thành 3 loại platycoside dạng cắt bớt đường (gồm 3-O-beta-D-glucopyranosyl platycodigenin, 3-O-beta-D-glucopyranosyl polygalacic acid và 3-O-beta-D-glucopyranosyl platyconic acid) với hoạt tính sinh học mạnh hơn [1].
Đến năm 2022, các nhà nghiên cứu tiếp tục làm rõ cơ chế tự chuyển hóa hoạt chất ngay bên trong cây cát cánh thông qua việc phân lập gen mã hóa enzyme beta-glucosidase [2]. Gen này có chiều dài cDNA 1.488 bp, mã hóa 495 axit amin; khi biểu hiện trong vi khuẩn Escherichia coli BL21 (DE3) đã tạo ra protein tái tổ hợp nặng khoảng 68 kDa [2]. Thử nghiệm phản ứng enzyme trong ống nghiệm (in vitro) chứng minh enzyme này chuyển hóa trực tiếp Platycoside E thành Platycodin D có dược tính cao [2]. Đáng chú ý, phân tích RT-qPCR trên cây cho thấy mức độ biểu hiện của gen enzyme này vào ban đêm cao hơn ban ngày, đạt đỉnh điểm trong khung giờ từ 9 giờ tối đến 12 giờ đêm do chịu sự điều hòa của các yếu tố nhạy sáng trên trình tự khởi động [2].
Gần đây nhất, nghiên cứu năm 2024 đã phân lập gen tổng hợp farnesyl pyrophosphate (PgFPS) — một enzyme chủ chốt đầu chuỗi sinh tổng hợp isoprenoid và terpenoid của cát cánh [5]. Gen có khung đọc mở (ORF) dài 1.260 bp, mã hóa 419 axit amin với trọng lượng phân tử suy luận là 46.200,98 Da và điểm đẳng điện lý thuyết 6,52 [5]. Khi cho biểu hiện quá mức gen PgFPS trên lá thuốc lá và tế bào nấm men, hàm lượng squalene tăng lần lượt 1,88 lần và 1,21 lần so với nhóm đối chứng; đồng thời tổng hàm lượng saponin trong chiết xuất tế bào nấm men cũng tăng 1,15 lần [5]. Khi xử lý cây bằng chất kích thích ngoại sinh MeJA trong 48 giờ và ethephon trong 6 giờ, biểu hiện gen PgFPS ở rễ và thân đạt đỉnh, tăng tương ứng 3,125 lần và 3,236 lần so với nhóm không xử lý, trong khi biểu hiện ở lá lại có xu hướng giảm [5].
Lợi ích thực sự và giới hạn của các bằng chứng hiện có
Tổng hợp các dữ liệu khoa học trên cho thấy rễ cát cánh sở hữu nền tảng sinh học vững chắc cho các công dụng bảo vệ đường hô hấp, kháng viêm và hỗ trợ chuyển hóa [2], [1], [4]. Việc các nhà khoa học xác định được chính xác cấu trúc khung triterpene 5 vòng và cơ chế cắt mạch đường giúp giải thích rõ vì sao phương pháp chế biến, lên men hoặc chiết xuất lại làm thay đổi hiệu quả của dược liệu [1].
Tuy nhiên, giới hạn của các bằng chứng hiện tại là các thí nghiệm chủ yếu thực hiện trong phòng thí nghiệm (in vitro), trên mô hình vi sinh vật (E. coli, nấm men, nấm Aspergillus) hoặc phân tích gen trên cây tươi [2], [1], [5]. Các trích đoạn nghiên cứu không cung cấp con số cụ thể về tốc độ phân hủy tự nhiên của saponin trong rễ khô sau 1 năm, 2 năm hay 5 năm cất giữ trong tủ bếp gia đình. Do đó, người tiêu dùng không nên mặc định rễ khô để bao lâu cũng giữ nguyên vẹn chất lượng ban đầu, đặc biệt khi điều kiện khí hậu nóng ẩm rất dễ làm phát sinh vi sinh vật ngoài ý muốn.
Những hiểu lầm thường gặp khi tích trữ và dùng cát cánh
Hiểu lầm phổ biến nhất là quan niệm "dược liệu phơi khô để càng lâu càng quý, không bao giờ hỏng". Thực tế, rễ cát cánh ngoài saponin còn chứa nhiều carbohydrate (đường, tinh bột) và chất xơ [4]. Đây là nguồn dinh dưỡng thu hút nấm mốc và vi khuẩn nếu môi trường bảo quản có độ ẩm cao. Trong khi các nhà khoa học sử dụng enzyme tinh khiết từ nấm Aspergillus aculeatus hoặc vi khuẩn trong điều kiện kiểm soát chặt chẽ để tăng cường hoạt chất [2], [1], sự xâm nhập tự phát của nấm mốc ngoài tự nhiên vào rễ khô ẩm ướt sẽ gây hư hỏng cấu trúc chất chuyển hóa và sinh độc tố hại sức khỏe.
Hiểu lầm thứ hai là cho rằng mọi củ cát cánh mua ngoài chợ đều có hàm lượng dược chất giống hệt nhau, hoặc có thể dùng thân, lá thay thế hoàn toàn cho rễ. Nghiên cứu phân tích chất chuyển hóa bằng UPLC-QTOF/MS đã chứng minh thành phần hóa học giữa rễ và thân lá khác biệt rõ rệt cả về chất lẫn lượng [4]. Ngay cả giữa các cá thể cây khác nhau, thời điểm thu hoạch ngày hay đêm, hoặc điều kiện chăm sóc khác nhau, lượng enzyme và saponin tích lũy trong rễ cũng đã có sự chênh lệch đáng kể [2], [5], [4].
Ai nên thận trọng khi sử dụng rễ cát cánh?
Mặc dù rễ cát cánh được dùng làm thực phẩm và trà thảo mộc rộng rãi tại nhiều nước Đông Bắc Á [1], không phải ai cũng nên sử dụng tùy ý với liều lượng lớn. Các saponin trong cát cánh có hoạt tính sinh học mạnh, tác động lên nhiều cơ chế từ viêm nhiễm, miễn dịch đến đường huyết và mỡ máu [1], [4], [3].
Những người đang mắc các bệnh lý nền mạn tính, người đang sử dụng thuốc điều trị tiểu đường (do cát cánh có tác dụng cải thiện kháng insulin) hoặc thuốc điều trị hô hấp, tim mạch cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa trước khi dùng thường xuyên [4]. Phụ nữ mang thai, đang cho con bú và trẻ nhỏ có hệ tiêu hóa, chuyển hóa còn nhạy cảm cũng cần hỏi ý kiến thầy thuốc để tránh các tương tác bất lợi. Tuyệt đối không sử dụng rễ cát cánh như một phương pháp thay thế hoàn toàn phác đồ điều trị y khoa đối với các bệnh nặng như lao phổi, hen suyễn cấp hay ung thư [2], [3].
Cách bảo quản và áp dụng thực tế trong đời sống
Để giữ trọn vẹn hàm lượng platycoside trong rễ cát cánh khô, nguyên tắc quan trọng nhất là kiểm soát độ ẩm và vi sinh vật. Sau khi mua về, nên đựng rễ cát cánh khô trong lọ thủy tinh hoặc túi kín khí, đặt ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và nguồn nhiệt từ bếp nấu. Định kỳ kiểm tra dược liệu; nếu thấy rễ có dấu hiệu mềm ỉu, đổi màu lạ, có mùi mốc hoặc xuất hiện tơ nấm thì cần loại bỏ ngay, không tiếc rẻ rửa sạch phơi lại để uống.
Về cách chế biến, người dùng có thể thái lát mỏng rễ cát cánh khô để hãm trà uống ấm, nấu canh, làm món ăn kèm hoặc ngâm rượu thảo mộc tùy mục đích sử dụng [1]. Khi chọn mua dược liệu tươi về tự phơi, việc thu hái vào thời điểm tối muộn (khoảng 9 đến 12 giờ đêm) trong nghiên cứu cho thấy cây có mức biểu hiện enzyme chuyển hóa hoạt chất cao hơn ban ngày, dù ở quy mô gia đình điều quan trọng nhất vẫn là chọn củ già chắc, rửa sạch và sấy khô kiệt nước ngay sau thu hoạch [2]. Quá trình sắc nấu bằng nhiệt độ vừa phải trong thời gian hợp lý sẽ giúp chiết xuất tối đa các saponin hòa tan vào nước mà không làm cháy hỏng phần đường carbohydrate trong rễ [4].
Tóm lại, hoạt chất saponin trong rễ cát cánh là những hợp chất có cấu trúc phức tạp và hoàn toàn có thể bị biến đổi bởi tác động của enzyme và môi trường [2], [1]. Thay vì tích trữ dược liệu khô quá nhiều năm trong điều kiện thiếu kiểm soát, mỗi gia đình chỉ nên mua lượng vừa đủ dùng trong ngắn hạn và bảo quản kín khí, chống ẩm mốc. Kết hợp sử dụng thảo dược đúng cách với chế độ dinh dưỡng cân bằng và thăm khám y tế kịp thời sẽ mang lại hiệu quả bảo vệ sức khỏe hô hấp an toàn, bền vững nhất.
