Chát không phải là một vị

CFRR – Chát không chỉ xuất hiện trong cà phê mà còn cảm nhận được trong trà, rượu vang và các loại quả chưa chín.

Chát có thể phát hiện được ở nhiều loại thực phẩm thông thường được gọi là vị chát. Tuy nhiên dựa vào bài viết dưới đây bạn sẽ hiểu vì sao đến nay chát vẫn không được liệt vào các vị giác cơ bản của con người.

Vị giác của con người

Vị giác là một trong năm giác quan của con người bao gồm thính giác, khứu giác, xúc giác và thị giác. Về cơ bản vị giác là một cơ quan có chức năng nhận thức mùi vị được thực hiện bởi hàng triệu chồi vị giác nằm trong các nhú gai trên bề mặt lưỡi, có thể cảm nhận được 5 vị ngọt, mặn, đắng, chua và umami. Tuy nhiên trải nghiệm thực phẩm của con người là sự tương tác của cả 5 giác quan, hình ảnh, âm thanh và mùi vị thức ăn truyền tín hiệu đến bộ não và cơ thể bắt đầu gia tăng hormone, dạ dày tiết axit dịch vị, nước bọt hỗ trợ tiêu hóa thức ăn,…

Vai trò của nước bọt

Nước bọt là một chất lỏng trong suốt không đồng nhất và rất phức tạp chủ yếu hình thành từ tuyến mang tai, tuyến dưới lưỡi và tuyến dưới hàm (cùng hàng trăm tuyến phụ xung quanh miệng) tiết ra. Các bộ phận này hấp thụ muối natri bicarbonat, kali từ các tuyến khác tạo thành nước bọt hoàn chỉnh giúp kích hoạt hoạt động của các chồi vị giác bằng cách tiếp xúc với thực phẩm tạo ra các phản ứng hóa học, dẫn truyền tín hiệu về não bộ giúp chúng ta có thể nếm được những gì chúng ta đang ăn và uống. Nước bọt còn đóng nhiều vai trò khác như che phủ niêm mạc giúp niêm mạc luôn ẩm và thoải mái, hoạt động nhai trở nên dễ dàng hơn do thức ăn được làm mềm và trơn hơn khi nuốt, là nguồn dự trữ ion, trung hòa axit và tái tạo khoáng chất bảo vệ men răng,…

Thành phần của nước bọt

Thành phần bao gồm khoảng 98% là nước và 2% các chất vô cơ là các ion và nhóm ion (như Na+, K+, Cl-, Ca2+, …). Các chất hữu cơ bao gồm các sản phẩm bài tiết của cơ thể (ure, axit uric creatinin), các sản phẩm phân hủy (putrescine, cadaverine), lipid (cholesterol, axit béo) và hơn 400 loại protein khác nhau. Trong số các tuyến nước bọt tuyến mang tai chiếm lưu lượng lớn nhất ( 60% tổng số), tiết ra nước bọt rất giàu α-amylase, các protein giàu proline và axit citric là chất khiến lưu lượng nước bọt tăng tốc độ tái tạo. Trong nước bọt có hơn 2000 loại protein và peptite khác nhau.

Cơ chế cảm nhận mùi vị

Cảm nhận hương vị trong quá trình tiêu thụ thực phẩm không chỉ là cảm nhận đặc tính của loại thực phẩm đó mà còn là hương vị trong hỗn hợp của thực phẩm và nước bọt. Nồng độ của các hợp chất hòa tan trong nước bọt có mối liên hệ chặt chẽ đến cảm nhận mùi vị thức ăn và sự khác biệt của từng cá nhân giải thích cho sự khác biệt trong nhận thức hay khả năng cảm nhận mùi vị. Ảnh hưởng của lưu lượng nước bọt đối với vị ngọt ít rõ ràng hơn so với vị mặn đặc biệt là vị chua khi nước bọt cần nhanh chóng trung hòa axit của dung dịch chua, vị đắng là vị khó chịu nhất là cảm nhận của nhiều cảm giác khá khó chịu và rõ rệt.
Để cảm nhận hương vị phức tạp thông tin từ các hệ thống giác quan trong miệng và cổ họng bao gồm các thụ thể cảm nhận vị giác nằm trong các chồi trên các nhú gai kết hợp các gen mã hóa T1R1, T1R2, T1R3,… truyền tín hiệu đến ba thần kinh sọ não bên trong khoang miệng đi đến nhân trung thất sau đó đến vỏ não. Vị chua và mặn dựa vào lưu dẫn ion khử cực tế bào giải phóng serotonin. Vị đắng, ngọt, umami dựa vào các thụ thể kết hợp với protein-G và các ATP. 

Chát không phải là một vị

Chát là một cảm giác xúc giác xảy ra trong khoang miệng bởi các sản phẩm chiết xuất từ polyphenols thực vật chẳng hạn như rượu vang đỏ, cà phê, chuối chưa chín, quả sung, trà,… được miêu tả bằng những cảm giác tiêu cực như co rút, khô và se lưỡi. Khi tiêu thụ thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật có nghĩa là chúng ta có thể đang đưa vào cơ thể các hợp chất hóa học mang cơ chế phòng thủ của thực vật như polyphenols (e.g.flavonoids, isoflavonoids, tannins, …) và các alkaloids. 

Phản ứng phòng vệ của thực vật

Thực vật không có hệ thống thần kinh trung ương nhưng việc thiếu hụt đó không ngăn cản chúng tự bảo vệ mình, tuyến phòng thủ của chúng gồm hai loại cơ học và hóa học. Tuyến phòng thủ dễ nhận thấy đầu tiên là lớp vỏ cây, biểu bì và gai nhọn làm tổn thương cho kẻ thù hoặc gây phản ứng dị ứng như hoa hồng, cây xương rồng, cây tầm ma,… Còn phản ứng phòng thủ hóa học những tuyến này thường nằm ở bên trong, thực vật phải sử dụng một loạt cơ chế bảo vệ khác chẳng hạn như độc tố hay enzyme. Chất chuyển hóa thứ cấp này là những hợp chất không có nguồn gốc trực tiếp từ quá trình quang hợp và không cần thiết cho quá trình hô hấp hoặc quá trình sinh trưởng và phát triển của cây, một vài chất có thể độc hại đến mức gây tử vong khi ăn phải chúng. Một số chất chuyển hóa như alkaloids xua đuổi những kẻ săn mồi bằng cách tiết ra tinh dầu mang theo mùi hương lan tỏa (bạc hà, cây xô thơm), các alkaloids khác như caffeine khiến cho hệ thần kinh của loài ăn cỏ căng thẳng quá mức, tạo sức ép cho tim mạch hoặc opioid gây hôn mê và nhiều hợp chất khác như glycol, xyanua, foxgloves, glycoside tim và steroid gây buồn nôn, co giật,.. Trong đó có hợp chất polyphenols mà chúng ta sẽ nói đến cụ thể là tannin, tannin gây hại mạnh mẽ đối với côn trùng và động vật ăn cỏ. 

Tannin là gì, ứng dụng của tannin trong công nghiệp

Tannin (thường được gọi là các axit tannic) là các polyphenols hòa tan trong nước có trong nhiều loài thực phẩm thực vật. Chúng được báo cáo là nguyên nhân làm giảm chất lượng thức ăn nạp vào, tốc độ tăng trưởng, hiệu quả hấp thụ dinh dưỡng, chuyển hóa năng lượng và khả năng tiêu hóa protein. Tuy nhiên các polyphenols cũng được báo cáo là có khả năng chống ung thư do đặc tính chống oxy hóa của chúng, điều này rất quan trọng trong việc bảo vệ sự tổn thương trong giai đoạn oxy hóa tế bào bao gồm peroxidaton lipid, sự tạo ra các gốc superoxide bị ức chế bởi tannin và các hợp chất khác liên quan. Tannin là một chất có vị đắng (làm se miệng) hoạt động như một chất ngăn chặn nhiều loài vật gây hại.
Trong quá trình chế biến da sống thành da thuộc, người ta sử dụng tannin như một chất liên kết với chất da nền sống được cấu tạo chủ yếu từ collagen protein được sắp xếp theo đơn vị xoắn vi tinh thể thay vì muối crom độc hại. Mục đích của thuộc da là để tăng tính ổn định thủy nhiệt của cấu trúc collagen, thứ hai là tăng tính trơ sinh học, cuối cùng là cải thiện tính năng vật lý của da sống. Tannin còn được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác như dầu, gốm sứ, bảo quản gỗ, chống ăn mòn kim loại, in 3D,…

Tannin trong cà phê và nguyên nhân gây ra cảm giác chát

Trong cà phê nhân xanh chứa khoảng 6,6 +/- 0,6 mg g-1 đương lượng axit tannic đo bằng kỹ thuật kết tủa protein (n=5, +/- SD) hoặc 6,8 +/- 2,3 mg g-1 bằng phép đo quang phổ. Hàm lượng đối với cà phê rang lần lượt là 18 +/- 1,7 mg g-1 và 17 +/- 2,7 mg g-1. Ở thực vật bậc cao, tanin được tạo ra và dự trữ như một chất bảo vệ hóa học bằng cách phức hợp với các đại phân tử cellulose và pectin gửi ra các exo-enzyme có khả năng sử dụng hai chất này làm nguồn carbon chống lại các mầm bệnh.
Trong số các chất có khả năng làm se da, tannin là hợp chất chính gây ra cảm giác này, protein trong nước bọt con người liên kết với tannin trong cà phê hoặc enzyme ở cấp độ axit amin dẫn đến phản ứng kết tủa và nước bọt mất khả năng bôi trơn các màng biểu mô của miệng, sự liên kết này là cơ sở của cảm giác khô hoặc se miệng. Chát (co thắt/ khô/ se miệng) là một quá trình phức tạp liên quan đến nhiều cơ chế và được gọi là một cảm giác xúc giác, một số yếu tố được biết là góp phần tạo ra cảm giác se miệng bao gồm sự ma sát, tương tác giữa tannin và protein biểu mô miệng hoặc là với các thụ thể vị giác đặc biệt là thụ thể đắng trong trường hợp tannin kết tủa ít. 
Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng quá trình tannin liên kết với protein (trong nước bọt) sẽ có ba giai đoạn riêng biệt. Ban đầu là các tương tác kỵ nước và liên kết hydro dẫn đến sự hình thành phức hợp protein-tannin, tannin liên kết ngẫu nhiên nhiều vị trí trên protein, làm ngưng tụ phức hợp protein-tannin làm cho chúng có hình cầu hơn, tương tác này được điều khiển bởi entropy. Giai đoạn thứ hai liên quan đến sự hình thành tập hợp protein-tannin, gây ra các liên kết chéo giữa các phức hợp protein-tannin thông qua quá trình tự liên kết. Giai đoạn thứ ba xảy ra khi các tập hợp protein-tannin cuối cùng liên kết với nhau tạo ra các hạt keo dẫn đến sự kết tủa từ phức hợp protein-tannin (ở giai đoạn đầu). Sự kết tủa này có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố như nồng độ protein trong nước bọt, độ pH, cường độ ion và nhiệt độ. Sự khác biệt về cấu trúc dạng cầu sau khi kết tủa ảnh hưởng đến cường độ cảm giác chát/ se da.

Tìm hiểu thêm: Biến đổi hóa học trong quá trình rang cà phê

Làm cách nào để giảm cảm giác chát trong cà phê

Tannin vẫn luôn tồn tại như một hợp chất bảo vệ cây và trái cà phê, vì vậy chúng ta không thể loại bỏ hoàn toàn chúng mà chỉ có thể điều chỉnh kỹ thuật chiết xuất giúp cân bằng các hương vị, một số tannin không hoàn tan trong nước, điều đó có nghĩa là chúng chỉ thủy phân ở mức chiết xuất cao nên khi bị chiết xuất quá mức, tỷ lệ tannin trong tách cà phê cao mang đến cảm giác chát nhiều hơn. Sử dụng cà phê rang từ nhạt đến dưới trung bình, cà phê cold brew cũng có thể giảm hàm lượng tannin hoặc cà phê áp dụng quy trình lên men trong phương pháp chế biến ướt. Phương pháp này sử dụng các enzyme, vi khuẩn, nấm men hoạt động trong hạt và chất nhầy để bắt đầu lên men tự nhiên khoảng 36 – 72 giờ, quá trình này có tác động tích cực làm tăng hoạt tính chống oxy hóa, polyphenol, flavonoid đặc biệt là làm giảm hàm lượng tannin gây ra đặc tính làm se trong cà phê. Trong thí nghiệm Kỹ thuật Hệ thống Sinh học của Mesfin Haile và Won Hee Kang năm 2019 đã sử dụng hạt cà phê arabica Kenya lên men với nấm men saccharomycopsis fibuligera (chủng KNU18Y4) trong 24 giờ và nấm men saccharomyses cerevisiae (chủng KNU18Y12) trong 48 giờ lần lượt thu được hàm lương tannin thấp hơn 0,61 axit tanic mg/ mL và 0,58 axit tanic mg/ mL.

Tìm hiểu thêm: Các phương pháp chế biến truyền thống cho cà phê nhân xanh

Kết luận

Tóm lại, chát chính là một cảm giác bị khô lưỡi hoặc se niêm mạc miệng do protein phản ứng kết tủa với tannin làm mất khả năng bôi trơn của nước bọt trong khoang miệng. Tuy nhiên tannin vẫn có một số lợi ích sức khỏe như chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn, ngăn chặn tích tụ canxi trên thành động mạch giúp cho một cơ tim khỏe mạnh, cân bằng lượng đường trong máu, làm chậm sự tiến triển của các bệnh parkinson, alzheimer,…

Nguồn tham khảo

• Trease and Evans’ Pharmacognosy (Sixteenth Edition), 2009
• K. Al-Manei , N. Almotairy , N. Bostanci , A. Kumar và A. Grigoriadis , Proteomics: Clin. Appl. , 2020, 14 , 8
• Sarles H et al. The biliary phase of the pancreas is secreted in humans. Intestine. 1968; 9 (2): 214–21. [ PMC Free Articles ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]
• https://pubs.rsc.org/en/content/chapterhtml/2022/bk9781788017152-00001
• Brandão, EJFA Development of new formulations based on Polysaccharides to reduce the astringency of beverages; Universidade do Porto: Porto, Portugal, 2018
• Sharma HC, Sujana G, Rao DM. Morphological and chemical components of resistance to pod borer, Helicoverpa armigera in wild relatives of pigeonpea. Arthropod-Plant Interact. 2009;3:151–61. doi: 10.1007/s11829-009-9068-5.
• Sharma HC, Agarwal RA. Role of some chemical components and leaf hairs in varietal resistance in cotton to jassid, Amrasca biguttula biguttula Ishida. J Entomol Res. 1983;7:145–9.
• Barbehenn RV, Peter Constabel C. Tannins in plant-herbivore interactions. Phytochemistry. 2011;72:1551–65. doi: 10.1016/j.phytochem.2011.01.040
• LX Guo , TT Qiang , YM Ma , K. Wang , K. Du Optimization of tannin extract from Coriaria nepalensis bark as a renewable resource for use in tanning Ind. Plant products. , 149 ( 2020 )
• H. Savolainen Published June 1, 1992 Chemistry, Medicine Journal of Applied Toxicology
• Austin PJ, Suchar LA, Robbins CT, Hagerman AE. Tannin-binding proteins in saliva of deer and their absence in saliva of sheep and cattle. Journal of Chemical Ecology. 1989;15:1335-1347. DOI: 10.1007/BF01014834
• Scarano E, Fiorita A, Picciotti PM, Passali GC, Calò L, Cabras T, et al. Proteomics of saliva: Personal experience. ACTA Otorhinolaryngologica Italica. 2010;30(3):125-130
• Bandhakavi S, Stone MD, Onsongo G, Van Riper SK, Griffin TJ. A dynamic range compression and three-dimensional peptide fractionation analysis platform expands proteome coverage and the diagnostic potential of whole saliva. Journal of Proteome Research. 2009;8(12):5590-5600. DOI: 10.1021/pr900675w
• Fontoin H., Saucier C., Teissedre P.-L., Glories Y. Effect of pH, ethanol and acidity on astringency and bitterness of grape seed tannin oligomers in model wine solution. Food Qual. Prefer. 2008;19:286–291. doi: 10.1016/j.foodqual.2007.08.004.
• Jöbstl E., O’Connell J., Fairclough J.P.A., Williamson M.P. Molecular model for astringency produced by polyphenol/protein interactions. Biomacromolecules. 2004;5:942–949. doi: 10.1021/bm0345110
• Charlton A.J., Baxter N.J., Lilley T.H., Haslam E., McDonald C.J., Williamson M.P. Tannin interactions with a full-length human salivary proline-rich protein display a stronger affinity than with single proline-rich repeats. FEBS Lett. 1996;382:289–292. doi: 10.1016/0014-5793(96)00186-X.
• Cala O., Pinaud N., Simon C., Fouquet E., Laguerre M., dufourc E.J., Pianet I. NMR and molecular modeling of wine tannins binding to saliva proteins: revisiting astringency from molecular and colloidal prospects. FASEB J. 2010;24:1–10. doi: 10.1096/fj.10-0101ufm
• Simon C., Barathieu K., Laguerre M., Schmitter J.-M., Fouquet E., Pianet I., Dufourc E.J. Three-dimensional structure and dynamics of wine tannin-saliva protein complexes, a multitechnique approach. Biochemistry. 2003;42:10385–10395. doi: 10.1021/bi034354p
• Hagerman A.E., Rice M.E., Ritchard N.T. Mechanisms of protein precipitation for two tannins, pentagalloyl glucose and epicatechin16 (4f8) catechin (procyanidin) J. Agric. Food Chem. 1998;46:2590–2595. doi: 10.1021/jf971097k.
• Kawamoto H., Nakatsubo F. Effects of environmental factors on two-stage tannin-protein co-precipitation. Phytochemistry. 1997;46:479–483. doi: 10.1016/S0031-9422(97)00333-6.
• Gawel R., Francis L., Waters E.J. Statistical correlations between the in-mouth textural characteristics and the chemical composition of Shiraz wines. J. Agric. Food Chem. 2007;55:2683–2687. doi: 10.1021/jf0633950.
• Mesfin Haile and Won Hee Kang. Department of Horticulture and Biological Systems Engineering, Kangwon National University, Chuncheon 24341, Korea, March 22, 2019.