So sánh vị cay của sen cạn và cải xoong: Hoạt chất nào quyết định?

Nhiều người khi thưởng thức món salad thường ấn tượng với vị cay nồng xộc lên mũi của rau cải xoong hoặc hoa lá sen cạn. Cảm giác cay the đặc trưng này khiến không ít người thắc mắc liệu hai loại rau này có chứa chung một loại tinh dầu hay không.

Thực tế, vị cay nồng của sen cạn và cải xoong đến từ hai nhóm hợp chất glucosinolate hoàn toàn khác nhau. Trong khi sen cạn mang hoạt chất benzyl glucosinolate (glucotropaeolin), thì cải xoong lại chứa chủ yếu phenethyl glucosinolate (gluconasturtiin), dẫn đến những tác động sinh học và trải nghiệm vị giác riêng biệt.

Cơ chế tạo vị cay nồng xộc mũi

Vị cay của các loại rau này không giống như vị cay từ capsaicin trong ớt. Trong mô thực vật còn nguyên vẹn, các tiền chất glucosinolate nằm tách biệt với enzyme thủy phân có tên là myrosinase [1, 4].

Khi lá rau bị nhai nát hoặc băm nhỏ, thành tế bào bị phá vỡ khiến myrosinase tiếp xúc trực tiếp với tiền chất glucosinolate ^[1]. Quá trình thủy phân diễn ra tức thì, giải phóng các hợp chất dầu mù tạt (isothiocyanate) dễ bay hơi [4, 6]. Chính các phân tử bay hơi này kích thích mạnh lên thụ thể cảm nhận ở khoang mũi, tạo nên cảm giác cay nồng bốc lên vòm họng.

Sen cạn: Dồi dào benzyl glucosinolate tạo benzyl isothiocyanate

Sen cạn (Tropaeolum majus L.) là loài thực vật tích tụ lượng lớn glucotropaeolin (tên gọi khác của benzyl glucosinolate) trong các mô xanh [4, 5]. Hoạt chất này được tổng hợp chủ yếu tại lá từ tiền chất axit amin L-phenylalanine [1, 5, 7].

Khi lá sen cạn được nhai hoặc nghiền nát, myrosinase sẽ phân giải glucotropaeolin thành benzyl isothiocyanate (BITC) [1, 6]. Phân tích mùi và thành phần bay hơi cho thấy benzyl isothiocyanate chiếm ưu thế lớn trong tinh chất sen cạn, bên cạnh các phân tử như benzaldehyde mang hương thơm hạnh nhân ^[2].

Hàm lượng benzyl glucosinolate thay đổi mạnh tùy theo giai đoạn sinh trưởng của cây ^[3]. Lượng chất này chỉ khoảng 5 mg trong hạt tươi nhưng tăng vọt lên mức 200 đến 400 mg ở cây trưởng thành tùy theo kích thước ^[3]. Trong lá khô, nồng độ glucotropaeolin ghi nhận dao động từ 48 đến 78 micromol/g trọng lượng khô ^[2].

Cải xoong: Ưu thế tuyệt đối của gluconasturtiin

Trái ngược với sen cạn, cải xoong (Nasturtium officinale) tích lũy loại glucosinolate chủ đạo là phenethyl glucosinolate (còn gọi là gluconasturtiin) [3, 8]. Hợp chất này khi bị enzyme phân giải sẽ sinh ra phenethyl isothiocyanate (PEITC).

Nghiên cứu phiên mã và phân tích chuyển hóa bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC-UV) đã xác định được 8 loại glucosinolate trong các bộ phận khác nhau của cải xoong ^[4]. Trong số 8 hợp chất này, mức độ gluconasturtiin cao vượt trội so với bất kỳ glucosinolate nào khác ở lá, thân, rễ, hoa và hạt ^[4].

Sự khác biệt hóa học này rất rõ nét: nghiên cứu so sánh các loài thực vật chứa glucosinolate cho thấy benzylglucosinolate hiện diện khắp các dòng sen cạn, còn 2-phenylethylglucosinolate lại thiếu vắng ở sen cạn nhưng có mặt ở nhiều loài họ cải khác ^[5].

Dữ liệu từ các nghiên cứu khoa học

Các nghiên cứu thực nghiệm đã làm sáng tỏ khả năng sinh tổng hợp và tác động sinh học của các phân tử này trên mô hình tế bào và vi sinh vật.

Năm 1996, nghiên cứu trên mầm sen cạn (Tropaeolum majus L.) nuôi cấy trong ống nghiệm chỉ ra rằng việc xử lý kết hợp axit jasmonic, ethanol và ánh sáng giúp tăng sinh tổng hợp glucotropaeolin lên gấp 9 lần so với mầm đối chứng để trong tối ^[1]. Quá trình này có sự tham gia của enzyme thuộc hệ cytochrome P450 chịu trách nhiệm chuyển phenylalanine thành phenylacetaldoxime ^[1]. Để cô lập hệ enzyme này mà không làm hỏng mô, nhóm nghiên cứu phải dùng 100 mM axit ascorbic nhằm ức chế myrosinase, ngăn chặn sự giải phóng benzyl isothiocyanate ^[1].

Một nghiên cứu công bố năm 2008 tập trung sàng lọc hàm lượng glucotropaeolin trên hàng trăm cá thể sen cạn nhằm ứng dụng cho dược liệu ^[6]. Kết quả đã chọn lọc được 8 giống cho năng suất hoạt chất cao nhất để nhân giống in vitro phục vụ trồng trọt thực địa ^[6]. Nghiên cứu chỉ rõ khi ăn lá sen cạn, glucotropaeolin thủy phân giải phóng dầu mù tạt, chất này được hấp thu ở ruột non rồi bài tiết qua nước tiểu, mang lại tác dụng kháng khuẩn tại hệ tiết niệu [4, 6].

Về hoạt tính sinh học trực tiếp, nghiên cứu năm 2023 trên dịch chiết hydrosol từ hạt sen cạn sử dụng hai phương pháp chiết xuất MAE (có hỗ trợ vi sóng) và MHG (vi sóng kết hợp trọng lực) ^[7]. Phân tích GC-MS cho thấy MAE thu được 62,29% BITC và 15,02% benzyl cyanide (BCN), trong khi MHG cho 17,89% BITC và 65,33% BCN ^[7].

Thử nghiệm độc tế bào trên các dòng tế bào ung thư người gồm ung thư cổ tử cung (HeLa), ung thư đại tràng (HCT116), u xương ác tính (U2OS) và tế bào biểu mô sắc tố võng mạc khỏe mạnh (RPE1) cho thấy dịch chiết MAE có hoạt tính gây độc tế bào mạnh hơn (chỉ số IC50 từ 472,61 đến 637,07 microg/mL) so với dịch chiết MHG (IC50 từ 719,01 đến 1307,03 microg/mL) ^[7].

Đối với tế bào sừng của người (HaCaT), dịch chiết MAE ở nồng độ 5 và 20 microg/mL chỉ cải thiện việc khép miệng vết thương nhẹ và không có ý nghĩa thống kê, trong khi dịch chiết MHG ở nồng độ 15 microg/mL lại làm chậm quá trình lành vết thương có ý nghĩa thống kê ^[7]. Về khả năng kháng khuẩn, dịch chiết MHG làm giảm độ bám dính của vi khuẩn Escherichia coli trên bề mặt nhựa polystyrene ở nồng độ 2 mg/mL và giảm bám dính của tụ cầu vàng Staphylococcus aureus ở nồng độ 1 mg/mL, nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) đều trên mức 0,5 mg/mL ^[7].

Đối với cải xoong, nghiên cứu năm 2017 giải trình tự phiên mã đã nhận diện 69.635 bản phiên mã từ cây mầm và ghi nhận 33 gen mã hóa các enzyme liên quan đến con đường sinh tổng hợp glucosinolate biểu hiện khắp các mô ^[4]. Nghiên cứu cũng đối chiếu với dữ liệu giải trình tự 12 mẫu cải xoong nhằm phân tích các gen biểu hiện khác biệt (DEG) kiểm soát hàm lượng chất chống oxy hóa và tích lũy glucosinolate ^[4].

Lợi ích ghi nhận và giới hạn của bằng chứng

Benzyl isothiocyanate từ sen cạn thể hiện tiềm năng kháng khuẩn đường niệu khi được bài tiết qua thận, ức chế vi khuẩn bám dính và thể hiện độc tính đối với một số dòng tế bào ung thư trong phòng thí nghiệm [2, 4, 6]. Tuy nhiên, các dữ liệu này chủ yếu thu được trên mô hình dòng tế bào nuôi cấy nhân tạo hoặc chiết xuất thí nghiệm ^[7].

Người tiêu dùng cần lưu ý rằng kết quả giảm bám dính vi khuẩn hay gây độc tế bào khối u trong ống nghiệm hoàn toàn không đồng nghĩa với việc ăn sen cạn sẽ tiêu diệt khối u hay thay thế được thuốc kháng sinh điều trị nhiễm khuẩn ở người. Ngoài ra, chiết xuất hạt sen cạn ở nồng độ nhất định thậm chí còn cho thấy tác động tiêu cực đến quá trình phục hồi tế bào sừng ^[7].

Những hiểu lầm thường gặp

Nhiều người lầm tưởng rằng mọi vị cay nồng xộc lên mũi đều do cùng một hợp chất mù tạt gây ra. Thực tế, cấu trúc phân tử của benzyl isothiocyanate (sen cạn) và phenethyl isothiocyanate (cải xoong) khác nhau bởi mạch carbon nối với vòng benzen, tạo ra sự khác biệt về cảm quan lẫn tính chất sinh hóa [3, 7].

Một quan niệm sai lầm khác là cho rằng nấu chín kỹ lá sen cạn hoặc cải xoong vẫn giữ nguyên hoạt tính kháng khuẩn. Enzyme myrosinase rất nhạy cảm với nhiệt độ và dễ bị vô hoạt [1, 4]. Khi nấu quá chín, enzyme bị phá hủy khiến tiền chất glucosinolate không thể chuyển hóa thành isothiocyanate cay nồng, làm mất đi tính chất đặc trưng của loại rau này [1, 4].

Ai nên thận trọng khi sử dụng?

Dù là loại rau ăn quen thuộc, các hợp chất isothiocyanate có tính kích thích mạnh. Dịch chiết sen cạn thể hiện hoạt tính ức chế enzyme mạnh và có thể gây độc tế bào ở nồng độ cao [2, 5].

Những người đang mắc bệnh lý viêm loét dạ dày, trào ngược dạ dày thực quản nặng nên cẩn trọng khi ăn sống sen cạn hoặc cải xoong với lượng lớn vì tính cay nồng dễ gây kích ứng niêm mạc tiêu hóa. Người có cơ địa dị ứng, phụ nữ mang thai hoặc đang cho con bú chưa có dữ liệu an toàn lâm sàng đầy đủ về việc dùng chiết xuất cô đặc; do đó chỉ nên dùng như rau gia vị thông thường và tham khảo ý kiến bác sĩ khi có bệnh nền.

Gợi ý áp dụng trong đời sống

Để tận dụng hương vị và hoạt chất tự nhiên, người tiêu dùng nên dùng lá và hoa sen cạn hoặc cải xoong tươi trong các món ăn nhẹ như salad hoặc ăn kèm đồ nướng.

Việc nhai kỹ rau sống giúp enzyme myrosinase tiếp xúc tối đa với glucosinolate để tạo thành isothiocyanate có lợi [1, 4]. Nếu chế biến chín, chỉ nên chần sơ hoặc nấu chín tới để giảm thiểu sự phân hủy của enzyme. Không nên tự ý sử dụng các loại tinh dầu hay dịch chiết đậm đặc từ hạt sen cạn khi chưa có chỉ định chuyên môn ^[7].

Cả sen cạn và cải xoong đều mang lại giá trị ẩm thực độc đáo nhờ hai hệ chất glucosinolate đặc trưng. Thưởng thức xen kẽ hai loại rau này với lượng vừa phải trong chế độ ăn đa dạng là cách tốt nhất để làm phong phú khẩu phần dinh dưỡng mà vẫn đảm bảo an toàn cho sức khỏe.