Trong thế giới thực vật, có một số loài được sử dụng làm gia vị nhằm tăng cảm giác ngon miệng: ngọt, mặn, chua, đắng, cay. Theo tiếng Anh, từ ngữ dùng để chỉ gia vị nói chung “spice” đồng thời mang nghĩa là cay. Ngưỡng cảm thụ giữa mỗi cá nhân là khác nhau do đó không phải ai cũng có khả năng chịu được vị cay và khả năng này cũng khác nhau giữa các mức độ. Ngoài ra, vị cay có thể được phân biệt thành cay nóng và cay mát, ví dụ bạc hà cay mát còn ớt cay nóng. Không chỉ sử dụng trong thực phẩm, các dược liệu có tính chất cay còn được dùng trong dược phẩm như các thuốc mềm giảm đau, sưng. Cảm giác cay khá khác biệt với các vị giác còn lại, nó có thể được cảm nhận trên toàn cơ thể thay vì chỉ lưỡi hoặc mũi, do đó, cay đôi khi không được xếp như một “hương vị” đúng nghĩa. Mặc dù vậy, các dược liệu mang tính cay đều có hương vị riêng của chúng.
Lịch sử
Việc sử dụng Ớt đã có từ 7000 năm TCN tại Nam Mỹ, trong khi đó Tiêu được sử dụng tại Ấn Độ 5000 năm TCN còn Bạc hà lại được đề cập trong thần thoại Hy Lạp – La Mã. Vị cay nồng của Ớt (so với Tiêu và Gừng) khiến loại nguyên liệu này mãi về sau mới có mặt trong bếp ăn của châu Âu, dù Christopher Colombus đã mang chúng về từ trước, ngoại trừ loại Ớt bột mang tên paprika tại Hungary. Ngược lại, các quốc gia châu Phi và châu Á đã sớm tiếp nhận loại nguyên liệu này.
Suốt một thời kỳ, Tiêu (hay Hồ tiêu) đã trở thành một loại “vàng đen” với giá cả khá đắt đỏ, một phần do nguồn cung độc quyền của một số quốc gia khi mang từ Ấn Độ về châu Âu.
Hồ tiêu
Hồ tiêu, hay tiêu đen là loài thực vật có hoa dây leo, mang tên khoa học Piper nigrum, họ Piperaceae với bộ phận chính dùng làm gia vị là quả. Lá của Hồ tiêu có hình thái khá giống với hai loài cùng chi là Lá lốt và Trầu không. Có hai loại nhánh: một loại nhánh mang quả, và một loại nhánh dinh dưỡng, cả hai loại nhánh đều xuất phát từ kẽ lá. Cụm hoa hình đuôi sóc, rụng cả chùm khi chín. Quả hình cầu nhỏ, chừng 20-30 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màu vàng, khi chín có màu đỏ. Từ quả này có thể thu hoạch được Hồ tiêu trắng, Hồ tiêu đỏ, Hồ tiêu xanh và Hồ tiêu đen.
Hồ tiêu được thu hoạch mỗi năm một lần. Muốn có Hồ tiêu đen, người ta hái quả vào lúc xuất hiện một số quả đỏ hay vàng trên chùm, nghĩa là lúc quả còn xanh; những quả còn non quá chưa có sọ rất giòn, khi phơi dễ vỡ vụn, các quả khác khi phơi vỏ quả sẽ săn lại, ngả màu đen. Muốn có Hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu sọ), người ta hái quả lúc chúng đã thật chín, sau đó bỏ vỏ. Loại này có màu trắng ngà hay xám, ít nhăn nheo và ít thơm hơn (vì lớp vỏ chứa tinh dầu đã mất) nhưng cay hơn (vì quả đã chín). Hồ tiêu đỏ là loại Hồ tiêu chín cây hoặc được thu hái khi rất già, ủ chín sau đó được chế biến theo cách thức đặc biệt để giữ màu đỏ của vỏ. Loại hồ tiêu này chỉ được sản xuất tại một số vùng và có giá trị thương phẩm cao hơn so với Hồ tiêu đen.
Thành phần tạo nên vị cay và hắc cho hồ tiêu chủ yếu là alkaloid piperin và các dẫn xuất của chúng. Tên gọi dị vòng no 6 cạnh chứa 5C và 1N được gọi là piperidin có nguồn gốc từ Piper.
Lớp vỏ quả của Tiêu chứa các hợp chất terpen mang hương thơm như germacren, limonen, pinen, alpha-phellandren, beta-caryophyllen. , một sesquiterpen có ở Cỏ gấu (Cyperus rotundus) được cho là mang đến hương thơm chính cho Tiêu. Khi các thành phần dần dần bay hơi theo thời gian, hương Tiêu cũng phai đi. Do đó, bảo quản hút chân không là một cách giữ hương Tiêu lâu hơn.
Xuyên tiêu
Xuyên tiêu là tên gọi của một số loài thực vật thuộc chi Zanthoxylum mang tính cay với Xuyên có nghĩa là Tứ Xuyên (tiêu Tứ Xuyên: Zanthoxylum armatum, Zanthoxylum bungeanum). Ngoài ra, một số loài trồng tại nơi khác cùng chi cũng có thể được dùng làm gia vị tương tự, ví dụ tiêu Nhật Bản, sansho (Zanthoxylum piperitum); sansho Hàn Quốc (Zanthoxylum schinifolium); Andaliman (Zanthoxylum acanthopodium), mắc kén (Zanthoxylum rhetsa). Mặc dù được gọi là tiêu, các loài kể trên thuộc họ Rutaceae. Hợp chất mang lại vị cay cho các loài tiêu này là .
Gừng
Gừng, Zingiber officinale, họ Zingiberaceae có nguồn gốc xuất phát từ Đông Nam Á hải đảo. Đây là một trong những gia vị đầu tiên được mang từ Á sang Âu vào thời Hy Lạp – La Mã cổ đại. Thân rễ mập, mọng thịt, phân nhiều nhánh, đôi khi trông giống như bàn tay bị sưng phồng. Bộ phận dùng của cây là thân rễ (Zingiberis rhizoma, dân gian gọi là củ gừng) có lớp vỏ ngoài như bần, màu nâu (thường được loại bỏ trước khi sử dụng) và phần ruột màu vàng nhạt với mùi thơm nồng giống mùi chanh và cay.
Thành phần mang đến vị cay cho Gừng tươi là các hợp chất gingerol, điển hình là . Khi làm khô hoặc nung dưới nhiệt, các thành phần này chuyển thành zingeron mang vị cay ngọt và các shogaol mang nhiều tính cay hơn. [6]-shogaol thực chất chính là sản phẩm khử nước của [6]-gingerol. Khi gia nhiệt thêm, các thành phần trên tiếp tục bị thay đổi, giải thích vì sao gừng mất vị cay khi nấu quá lâu. Thành phần gingerol/shogaol trong một số trường hợp có thể được sử dụng để đánh giá chất lượng gừng. Tên gọi shogaol xuất phát từ việc người Nhật gọi gừng là shoga.
Bên cạnh đó, trong thân rễ Gừng còn chứa các hợp chất sesquiterpen mang hương thơm như , .
Ớt
Chi ớt, Capsicum, họ Solanaceae là một trong các loài thực vật được thuần hóa đầu tiên tại châu Mỹ. Năm loài Ớt được thương mại hóa ngày nay bao gồm:
– Capsicum annuum bao gồm nhiều loại phổ biến như ớt chuông, ớt sáp, jalapeños, ớt Thái, chiltepin và các dạng ớt của New Mexico.
– Capsicum frutescens bao gồm malagueta, tabasco, piri piri và Malawian Kambuzi. Được xem là ớt cay (ớt hiểm), có 3 màu; trắng, đỏ và vàng trên cùng một cây.
– Capsicum chinense bao gồm các loại ớt cay nhất như naga, habanero, Datil và Scotch bonnet. Ớt kiểng nhiều màu sắc thường dùng trang trí, không cay. Thường có rất nhiều màu, trái to, nhỏ, hay tròn như cà hay hình giọt nước.
– Capsicum pubescens bao gồm ớt rocoto Nam Mỹ.
– Capsicum baccatum bao gồm ớt aji Nam Mỹ.
Với đặc tính cay của mình, ớt được gọi là chili pepper tại phương Tây. Hiện tại, Ấn Độ là quốc gia cung cấp ớt lớn nhất thế giới. Ớt trồng chậu có thể làm cây cảnh vì quả ớt có nhiều màu sắc: trắng, đỏ, vàng, cam, xanh, tím…tùy theo giống cây.
Thành phần cay của ớt nằm tại phần thịt quả bên trong đính với hạt là capsaicin, một proto-alkaloid cùng với các dẫn xuất của chúng gọi chung là capsaicinoid. Các chất này được xếp vào nhóm dẫn xuất của vanillin (vanilloid), tác động trên thụ thể TRPV1 (transient receptor potential cation channel subfamily V member 1). Capsaicin được sử dụng trong chế phẩm thuốc mỡ dùng ngoài hoặc tấm dán giảm đau ở nồng độ 0,025% đến 0,1%. Do chi phí để chiết xuất capsaicin từ ớt khá cao, hợp chất tổng hợp N-vanillyl nonamid có thể được sử dụng thay thế. Tuy nhiên, nếu dùng các capsaicinoid hoặc ớt với lượng nhiều có thể gây ngộ độc.
Bên cạnh các hợp chất capsaicinoid, trong ớt còn chứa vitamin A, vitamin C. Các hợp chất mang mùi hương trong ớt bao gồm: terpen, hydrocarbon, alcol, aldehyd, keton, acid, ester, lacton và phenolic.
Hạt ớt có thể được di thực bởi các loài chim, vì kênh TRPV1 của chúng không đáp ứng với capsaicin và những chất có liên quan. Đây là điều có lợi cho Ớt vì thông qua hoạt động tiêu hóa của chim, hạt Ớt có thể phát tán đi xa, nhất là khi hệ tiêu hóa động vật lớp thú có thể phân hủy hạt ớt khiến chúng không thể nảy mầm. Điều này có thể xem như một quá trình chọn lọc tự nhiên.
Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng (SAR) của các hợp chất cay
Nghiên cứu thực hiện tại Sandoz bởi Walpole và các cộng sự (1993) đánh giá khả năng gắn của capsaicinoid trên thụ thể TRPV1 chỉ ra ba phần quan trọng trong cấu trúc:
– Vùng A: vòng thơm, có thể là phenyl hoặc benzyl với nhóm thế para, hoặc có thêm nhóm thế meta.
– Vùng B, hay vùng amid: nhóm chức phân cực với khả năng liên kết hydro, hoặc nhóm carbonyl có khả năng enol hóa.
– Vùng C, chuỗi bên: nhóm thế kém phân cực có thể gồm 4 đến 12 carbon bão hòa, hoăc chuỗi bất bão hòa nhưng dài hơn. Chuỗi này có thể được thay thế bởi styren, ưu tiên cấu hình E với nhóm thế para, adamantan hoặc diphenylmethan.
NML
Tài liệu tham khảo:
1. Galopin CC. New pungent and cooling compounds for use in foods. Modifying Flavour in Food. Published online 2007:146-168. doi:10.1533/9781845693367.146
2. Walpole CSJ, Wrigglesworth R, Bevan S, et al. Analogs of capsaicin with agonist activity as novel analgesic agents; structure-activity studies. 1. The aromatic “A-region.” Journal of Medicinal Chemistry. 1993;36(16):2362-2372. doi:10.1021/jm00068a014
3. Walpole CSJ, Wrigglesworth R, Bevan S, et al. Analogs of capsaicin with agonist activity as novel analgesic agents; structure-activity studies. 2. The amide bond “B-region.” Journal of Medicinal Chemistry. 1993;36(16):2373-2380. doi:10.1021/jm00068a015
4. Walpole CSJ, Wrigglesworth R, Bevan S, et al. Analogs of capsaicin with agonist activity as novel analgesic agents; structure-activity studies. 3. The hydrophobic side-chain “C-region.” Journal of Medicinal Chemistry. 1993;36(16):2381-2389. doi:10.1021/jm00068a016
5. Antonio AS, Wiedemann LSM, Junior VFV. The genus Capsicum: a phytochemical review of bioactive secondary metabolites. RSC Advances. 2018;8(45):25767-25784. doi:10.1039/C8RA02067A
6. Dawid C, Henze A, Frank O, et al. Structural and Sensory Characterization of Key Pungent and Tingling Compounds from Black Pepper (Piper nigrum L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012;60(11):2884-2895. doi:10.1021/jf300036a
