Tài liệu Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của phụ phẩm chè trong quá trình chế biến chè (khô) của loài chè xanh (camellia sinensis (l.) kuntze) ở thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN THỊ LIÊN NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HOÁ HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỤ PHẨM CHÈ TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN CHÈ KHÔ CỦA LOÀI CHÈ XANH (CAMELLIA SINENSIS (L.) KUNTZE) Ở THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: HOÁ HỮU CƠ Mã số: 60.44.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN THỊ THANH HƢƠNG THÁI NGHUYÊN, NĂM 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 1 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN THỊ LIÊN NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HOÁ HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỤ PHẨM CHÈ TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN CHÈ KHÔ CỦA LOÀI CHÈ XANH (CAMELLIA SINENSIS (L.) KUNTZE) Ở THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGHUYÊN, NĂM 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 2 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Chè xanh có tên khoa học Camellia sinensis (L.) Kuntze. Đó là loại đồ uống quen thuộc ở Việt Nam và nhiều nước châu Á từ hàng ngàn năm. Dịch chiết lá chè có hoạt tính sinh học rất cao, chủ yếu là do các poliphenol trong chè. Ngày nay đã tìm được tác dụng của poliphenol chè ở mức độ khác nhau đối với bệnh ung thư, bệnh tim mạch, bệnh cao huyết áp, bệnh đường ruột, bệnh răng và có tác dụng làm chậm quá trình lão hóa, tăng tuổi thọ. Poliphenol chè được sử dụng có hiệu quả và an toàn trong công nghệ thực phẩm để thay thế các antioxidant tổng hợp như BHA, BHT dễ gây tác dụng phụ có hại. Nhờ những tác dụng quý giá như nói trên của các poliphenol chè, nên chúng có giá trị cao trên thị trường hiện nay. Thái Nguyên là tỉnh Trung du nổi tiếng với sản phẩm chè xanh, nhưng hiện nay mới chỉ sản xuất Chè (khô) cho tiêu dùng trong nước hay xuất khẩu, vì vậy mới sử dụng chè búp và lá chè non, còn lại lượng rất lớn lá chè già, chè cám và các phụ phẩm chè khô hiện còn bị bỏ phí, làm cho hiệu quả canh tác cây chè vẫn còn thấp. Như vậy, ở đó còn tiềm tàng một nguồn lợi lớn, có thể từ đó tạo ra nguồn nguyên liệu làm thuốc chữa bệnh, bổ dưỡng và các chất phụ gia có giá trị cao trong công nghiệp thực phẩm. Nếu khai thác được nguồn poliphenol chè từ lá chè già và phụ phẩm chè chắc chắn sẽ nâng cao đáng kể hiệu quả canh tác của các vùng trồng chè. Dựa trên nguồn nguyên liệu phong phú đó, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: "Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của phụ phẩm Chè trong quá trình chế biến Chè (khô) của loài Chè xanh (Camellia sinensis (L.) Kuntze) ở Thái Nguyên”. 2. Mục tiêu của đề tài 2.1 Nghiên cứu xác định nguyên liệu chè phụ phẩm để thu cao chè tổng. 2.2 Khảo sát thành phần hóa học của chè khô phụ phẩm. 2.3 Xác định hoạt tính sinh học của cao chè thu được: hoạt tính chống oxi hóa, hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định, hoạt tính gây độc tế bào với dòng ung thư ở người (KB). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 3 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3. Đối tƣợng nghiên cứu Các phụ phẩm và phế phẩm chè thải loại của quá trình sản xuất chè xanh như: lá chè già, chè cám và vụn chè…của giống chè Trung du (chiếm ≈ 78% diện tích đất trồng chè) được chế biến bằng công nghệ chế biến chè xanh truyền thống. 4. Phạm vi nghiên cứu Đề tài được nghiên cứu trên các phụ phẩm chè của giống chè Trung du trong quá trình chế biến chè xanh tại một số cơ sở sản xuất chè xanh trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên bằng công nghệ thủ công truyền thống. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu. 1. Điều tra, thu thập, phân loại mẫu các phụ phẩm và phế phẩm chè thải loại của quá trình sản xuất chè khô thực nghiệm tại một số đơn vị trồng và chế biến chè tại địa bàn Thái Nguyên. 2. Xử lý mẫu thực vật và chiết mẫu bằng dung môi thích hợp (cồn thực phẩm, nước) để thu được các dịch chiết nhằm nghiên cứu thành phần hóa học. Nghiên cứu chọn điều kiện thích hợp (nguyên liệu, dung môi, môi trường, điều kiện, nhiệt độ, thời gian) để chiết được chọn lọc các dịch chiết. 3. Dịch chiết được tinh chế sơ bộ bằng cách chiết phân đoạn trong các dung môi có độ phân cực khác nhau hoặc lọc qua nhựa trao đổi. 4. Sử dụng phổ ESI-MS, 1H – NMR, 13 C – NMR, DEPT để xác định thành phần, cấu trúc của các chất thu được. 5. Nghiên cứu thực hiện quy trình chiết tách chất từ các mẫu phụ phẩm và phế phẩm chè thải loại qui mô phòng thí nghiệm bao gồm các bước như sau: - Xác định mẫu để hàm lượng cao chè thu được cao nhất. - Khảo sát điều kiện chiết như: nguyên liệu, môi trường, dung môi, nhiệt độ, thời gian, điều kiện. - Nghiên cứu chọn lọc dung môi chiết an toàn, giá thành hợp lý (nước, cồn thực phẩm,...) 6. Sau khi có được các thông số cần thiết sẽ tiến hành nghiên cứu quy trình chiết tách cao chè từ nguyên liệu chè phụ phẩm mà đề tài xác định được. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 4 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 7. Đánh giá tính khả thi và hiệu suất kinh tế của quy trình chiết tách cao chè xanh từ nguyên liệu chè phụ phẩm để đưa ra quy trình chiết mẫu khả thi, thực tiễn. 8. Khảo sát hoạt tính chống oxi hóa, hoạt tính vi sinh vật kiểm định, hoạt tính kháng ung thư người trên dòng KB của cao chè chiết xuất được. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 5 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về loài Chè (Camellia sinensis (L.) Kuntze) 1.1.1. Tên khoa học Tên Khoa học: Camellia sinensis (L.) Kuntze. var. assamica (Mast.) Pieere sec. Phamh. var bohea (L.) Pierre sec. Phamh. var. cantoniensis (Lour.) Pierre sec. Phamh. var. viridis (L.) Pierre sec. Phamh. Tên tiếng Việt: Chè; Trà. Tên khác: Thea sinensis L., Thea assamica Mast, Camellia assamica (Mast.) H. T. Chang, Thea sinensis L. var. assamica (Mast.) Pierre; Thea bohea L., Camellia bohea (L.) Lindl. in Lour, Thea sinensis L. var. bohea (L.) Pierre; Thea cantoniensis Lour., Thea sinensis L. var. cantoniensis (Lour.) Pierre; Thea viridisL., Camellia viridis (L.) Link, Thea sinensis L. var. viridis (L.) Pierre; Cây chè được xếp trong phân loại thực vật như sau [16]: Ngành Hạt kín Angiospermae Lớp Song tử điệp Dicotylednae Bộ Chè Theales Họ Chè Theaceae Chi Chè Camellia (Thea) Loài Chè C.sinensis 1.1.2. Đặc điểm thực vật của loài chè Trung du Thân và cành: Cây chè có thân thẳng và tròn, phân nhánh liên tục thành một hệ thống cành và chồi. Tùy theo chiều cao, kích thước của thân và cành, cây chè được chia thành 3 loại: cây bụi, cây gỗ nhỏ và cây gỗ vừa. Thân, cành và lá tạo thành tán cây chè; tán chè để mọc tự nhiên có dạng vòm đều. Hoa chè: Hoa chè bắt đầu nở khi cây chè đạt 2 – 3 tuổi, hoa mọc từ chồi sinh thực ở nách lá. Cây chè là một loại thực vật có hoa lưỡng tính, tràng hoa có 5 – 9 cánh màu trắng hay phớt hồng. Bộ nhị đực của hoa có 100 – 400 cái, trung bình có 200 – 300 cái. Các bao phấn của hoa chè gồm hai nửa bao, chia làm 4 túi phấn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 6 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Quả chè: Quả chè là loại quả có 1 – 4 hạt, có hình tròn, tam giác hoặc hình vuông, quả chè thường mọc thành từng chùm ba, ban đầu có màu xanh của chồi. Lá chè: Lá chè mọc cách nhau trên cành, mỗi đốt có một lá. Hình dạng và kích thước của lá chè thay đổi tùy theo từng giống. Giống chè Trung du: lá dài 4 – 14cm và rộng 2 – 2,5cm có màu xanh nhạt và bóng [16]. Hình 1.1. Dịch chiết chè từ lá cây Chè Hình 1.2. Hình hoa và quả của cây Chè Hình 1.4. Hình các bộ phận của cây Chè Hình 1.3. Hình thân cây Chè 1.1.3. Nguồn gốc và phân loại các loài Chè Nguồn gốc Theo truyền thuyết, cây chè lần đầu tiên được phát hiện bởi người Trung Quốc. Đầu tiên được sử dụng như một dược liệu, sau trở thành một thứ đồ uống mang đậm tính dân tộc của Trung Quốc. Ngày nay, cây chè được trồng ở nhiều nơi trên thế giới trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, trải dài từ 30 vĩ độ nam đến 45 vĩ độ bắc, tập trung chủ yếu ở các nước Châu Á chiếm 80-90% tổng diện tích chè thế giới [16]. Trong đó nổi tiếng là Ấn Độ, Trung Quốc, Kenya, Sri Lanka, Thổ Nhĩ Kỳ và Việt Nam [75]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 7 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Đến nay có 56 nước trồng chè, sản xuất và chế biến chè ở các quy mô khác nhau, phân bố ở khắp 5 châu như sau: Châu Á có 20 nước bao gồm Trung Quốc, Ấn Độ, Srilanca, Indonexia, Nhật Bản, Thổ Nhỹ Kỳ, Banglades, Iran, Myanma, Việt Nam, Thái Lan, Lào, Malayxia, Campuchia, Nepan, Philippin, Triều Tiên, Apganistan và Pakistan. Châu Phi có 21 nước bao gồm Kenia, Malavi, Uganda, Iazania, Moozambich, Ruanda, Mali, Ghine, Morixom, Nam Phi, Ai Cập, Cônggô, Camơrun, Đảo rêuynion, Tchat, Rôđêria, Abitxi, Brundi, Maroc, Angiêri và Zimbabuê. Châu Mỹ có 12 nước bao gồm Achentina, Braxin, Pêru, Colômbia, Êcuado, Guatêmala, Praguay, Jamaica, Mêhicô, Bôlivia, Guyanna và Mỹ. Châu Đại Dương có 3 nước bao gồm Paqua Tân Ghinê, Fiji và Australi. Châu Âu có Cộng Hoà Liên Bang Nga và Bồ Đào Nha [15]. Ở Việt Nam, chè được trồng trong khoảng 30 tỉnh, trung du 14 tỉnh trong đó vùng trung du và miền núi phía Bắc chiếm khoảng trên 60%, Tây Nguyên khoảng 14%, còn lại là các vùng khác [16]. Các vùng trồng chè ở Việt Nam Tây Bắc: Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, Yên Bái. Đông Bắc: Quảng Ninh, Lạng Sơn, Bắc Giang, Cao Bằng. Trung du và miền núi phía Bắc: Thái Nguyên, Phú Thọ, Hòa Bình, Hà Nội, Vĩnh Phúc. Cực bắc miền Trung: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Tây Nguyên, Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum [76]. Phân loại Dựa theo đặc điểm thực vật học, đặc điểm sinh hoá, nguồn gốc phát sinh cây chè, Cohen Stuart (1919) đã chia Camellia Sinensis (L.) Kuntze thành 4 loại: a. Chè Trung Quốc lá to (Camellia sinensis var.Macrophylla) Đặc điểm: Thân gỗ cao tới 5m trong điều kiện sinh trưởng tự nhiên. Lá to, dài 12-15cm, rộng 5-7cm, màu xanh nhạt, bóng, năng suất phẩm chất tốt. Nguyên sản ở Vân Nam, Tứ Xuyên (Trung Quốc). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 8 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ b. Chè Trung Quốc lá nhỏ (Camellia sinensis var.Bohea) Đặc điểm: Cây bụi thấp, phân cành nhiều. Lá nhỏ, màu xanh đậm dài 3,5- 6,5cm, năng suất phẩm chất bình thường. Khả năng chịu rét ở nhiệt độ -120C đến 150C. Phân bố chủ yếu ở miền đông, Đông Nam Trung Quốc, Nhật Bản và một số vùng khác. c. Chè Shan (Camellia sinensis var.Shan) Đặc điểm: Thân gỗ, cao từ 6-10m, lá to và dài 15-18cm, màu xanh nhạt. Tôm chè có nhiều lông tơ, trắng và mịn trong như tuyết. Có khả năng thích ứng trong điều kiện ẩm, địa hình cao, năng suất, phẩm chất thuộc loại tốt nhất. Nguyên sản ở Vân Nam (Trung Quốc), miền Bắc của Miến Điện và Việt Nam. d. Chè Ấn Độ (Camellia sinensis var. Assamica) Đặc điểm: Thân gỗ cao tới 17m, phân thưa cành. Lá to dài tới 20-30cm, mỏng mềm và xanh đậm, phiến lá gợn sóng, có 12-15 đôi gân lá, rất ít hoa, quả, chịu rét và chịu lạnh kém, cho năng suất búp cao và chất lượng tốt, được trồng nhiều ở Miến Điện, Việt Nam. Hình 1.6. Chè Trung Quốc lá Hình 1.5. Chè Trung du to Hình 1.8. Chè Trung Quốc lá Hình 1.7. Chè Shan nhỏ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 9 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.2. Thành phần hoá học của chè 1.2.1. Nƣớc Nước là thành phần chủ yếu trong búp chè. Trong búp chè (1 tôm + 3 lá) hàm lượng nước thường có từ 75-82%. Hàm lượng nước trong búp chè thay đổi tùy theo giống, tuổi cây, đất đai, kỹ thuật canh tác, thời gian hái và tiêu chuẩn hái… 1.2.2. Poliphenol Nhóm các hợp chất poliphenol là thành phần được quan tâm nhiều nhất trong lá chè. Các hợp chất poliphenol của lá chè rất khác với các hợp chất poliphenol được tìm thấy trong các loại cây khác. Các cấu tử chính chiếm đa số là các catechin (C, EC, EGCG, EGC, ECG,...). Ngoài ra, trong thành phần poliphenol của chè còn có một số chất khác tỉ lệ thấp như các flavonol (quercetin, kaempferol, rutin,...) các dẫn xuất glucoside như myricetin - 3 - glucoside, kaempferol-3-rhamnodiglucoside..., các leucoanthocyanin, các hợp chất poliflavonoit như theaflavin (theaflavin-3-gallate, theaflavin-3'-gallate, theaflavin-3,3'-digallate...), thearubigin (procyanidine, procyanidine gallate...). Các dạng hợp chất như theaflavin, thearubigin chiếm tỉ lệ rất thấp trong búp chè và lá chè non nhưng tăng dần tỉ lệ trong các lá chè già hơn [8], [38], [74]. 1.2.3 Alkaloit Alkaloit là nhóm hợp chất vòng hữu cơ có chứa nitrogen trong phân tử. Phần lớn các alkaloit là những chất không màu, có vị đắng và ít hòa tan trong nước. Trong lá chè, người ta tìm thấy các alkaloit chủ yếu là caffein, theobromin và theophylin. Trong đó, caffein chiếm khoảng 2 – 5% lượng chất khô; theobromin và theophyllin với hàm lượng nhỏ hơn rất nhiều so với hàm lượng của caffein, chiếm khoảng 0.33% khối lượng chất khô [8]. Tuy vậy, vai trò của theobromin và theophyllin trong dược tính của cây chè quan trọng hơn so với caffein [3]. 1.2.4 Protein và axit amin Protein trong búp chè phân bố không đều, chiếm khoảng 15% tổng lượng chất khô của lá chè tươi. Các axit amin cơ bản trong lá chè bao gồm: aspartic, arginin, alutamic, serin, glutamin, tyrosin, valin, phenylalanin, leucin, isoleucin và theanin … Trong đó theanin chiếm hàm lượng cao nhất, khoảng 50-60% tổng hàm lượng axit amin tự do, theanin là axit amin đặc trưng của cây chè, theanin chỉ có thể được tìm thấy ở các cây họ chè và một số ít các loài nấm [8], [45]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 10 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bảng 1.1. Một số amino axit tự do trong nước chè xanh Amino axit Theanin Glutamic axit Arginin Aspartic axit Glutamin Serin Threonin Alanin Hàm lƣợng 194,0 - 2771,5 154,5 – 4141,1 16,3 – 909,0 131,0 – 352,0 24,2 – 599,7 43,1 – 282,2 16,5 – 80,9 20,8 – 85,6 Asparagin 3,1 – 45,0 Lysin 5,4 – 42,2 Phenylalanin 7,4 – 38,6 Valin 4,6 – 137,2 Axit amin trong chè không chỉ Trung bình 1202,9 277,2 265,0 226,6 206,1 83,9 30,4 29,9 % 45,9 12,7 9,2 10,8 7,5 3,8 1,4 1,4 1,2 23,1 21,2 1,0 20,8 1,1 19,8 1,0 ở trong thành phần protein, mà còn có ở trạng thái tự do, có ý nghĩa lớn đối với chất lượng chè [13]. Hàm lượng axit amin trong lá chè phụ thuộc vào giống và điều kiện canh tác [19]. Nghiên cứu về protit trong chè cho thấy trong thành phần của protit có 12 loại axit amin khác nhau, trong số đó có 2 loại axit amin: Asparagin và Glutamin [58]. 1.2.5 Gluxit và pectin Trong lá chè chứa rất ít gluxit hòa tan, các gluxit không hòa tan chiếm tỉ lệ lớn. Pectin làm cho chè có mùi táo chín trong quá trình làm héo, làm chè dễ xoăn khi chế biến nhưng dễ hút ẩm nên làm ảnh hưởng xấu tới quá trình bảo quản chè [78]. Bảng 1.2. Hàm lượng gluxit trong lá chè (% chất khô) [25] Loại lá Đƣờng khử Sucrose Tổng lƣợng Lá thứ 1 0,99 0,64 1,63 Lá thứ 2 1,15 0,85 2,00 Lá thứ 3 1,40 1,66 3,06 Lá bánh tẻ 1,63 2,06 3,69 Lá già 1,81 2,52 4,33 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 11 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.2.6. Các sắc tố trong chè Trong lá chè, các chất màu hòa tan trong chất béo như chlorofin (có màu xanh), caroten (có màu vàng), xantofin (có màu da cam), antoxianidin (có màu đỏ hồng) chiếm khoảng 0,3% chất khô [19], [78]. 1.2.7. Vitamin Các loại vitamin có trong chè rất nhiều. Hàm lượng một số vitamin trong chè tính theo mg/1000g chất khô như sau: Vitamin A: 54,6; B1: 0,70; B2: 12,20; PP: 47,0; C: 27,0 … Đặc biệt hàm lượng vitamin C ở trong chè tươi nhiều hơn cam chanh từ 34 lần. Quá trình chế biến chè đen làm cho vitamin C giảm đi nhiều vì bị oxi hóa, còn trong chè xanh thì vitamin C giảm đi không đáng kể. Bảng 1.3. Hàm lượng Vitamin C trong lá chè [8] Bộ phận Tôm Lá 1 Lá 2 Lá 3 Lá già mg/kg chất khô 7,03 9,99 10,44 7,88 3,83 1.2.8. Enzym Trong búp chè có hầu hết các loại enzym nhưng chủ yếu gồm 2 nhóm: nhóm enzym thủy phân gồm men amilaza, glucoxidaza, proteaza ..; nhóm enzym oxi hóa khử gồm catalaza, poliphenol oxidaza và peroxidaza... Trong số các enzym trong lá chè, enzym poliphenol oxidaza thu được nhiều sự quan tâm do vai trò quan trọng trong quá trình oxi hóa nhóm catechin của chè [8],[38],[49]. 1.2.9. Các hợp chất khác Chất béo và các axit béo tự do Các hợp chất lipid, phospholipid và các axit béo chiếm khoảng 5 - 6% trong lá chè , hàm lượng này biến đổi khá nhiều tùy theo từng giống chè khác nhau. Các axit béo tự do tìm thấy trong lá chè có linolenic, oleic và palmitic.... Carotenoid -caroten, lutein, violaxanthin và neoxanthin. Axit hữu cơ: Các axit như citric, tartaric, malic, oxalic, fumaric, caffeic, quinic, gallic, succinic, chlorogenic, neo-chlorohenic, p-coumarylquinic, ellagic axit... đã được nhận diện trong lá chè tươi. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 12 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Các axit như citric, tartaric, malic, oxalic, fumaric, caffeic, quinic, gallic, succinic, chlorogenic, neo-chlorohenic, p-coumarylquinic, ellagic axit... đã được nhận diện trong lá chè tươi. Kim loại Các chất vô cơ chiếm khoảng 5-6% khối lượng khô của chè, chiếm nhiều nhất là nhôm, mangan, magie.... [47]. Các chất dễ bay hơi (tinh dầu chè) Tinh dầu là một hỗn hợp các chất bay hơi tồn tại trong các cơ quan của cây chè [3]. Tinh dầu của cây chè được hình thành trong quá trình sinh trưởng, phát dục của cây chè và trong quá trình chế biến chè [16]. 1.3. Poliphenol chè xanh Trong cây chè, poliphenol là thành phần hóa học chủ yếu chiếm khoảng 2030% khối lượng chất khô. Trong đó, catechin chiếm tỷ lệ cao hơn cả (chiếm khoảng 15- 20% chất khô và trên 70% tổng lượng poliphenol trong lá chè) [2],[9]. Hiện nay trong chè người ta tìm được các loại poliphenol – catechin sau: EC, EGC, GC, ECG, EGCG, GCG, C. Trong đó EGCG chiếm đến 75% tổng lượng catechin. Các poliphenol-catechin này có vai trò quyết định đối với chất lượng cảm quan và tính chất dược lý của chè [9]. Các hợp chất poliphenol trong chè Các hợp chất poliphenol trong chè chủ yếu là các hợp chất flavonoit, trong đó chia thành 5 nhóm chính: - Hợp chất catechin - Hợp chất anthoxanthin - Hợp chất anthocyanidin - Hợp chất leuco anthocyanidin - Các axit phenol cacboxylic và một số chất khác. 1.3.1. Hợp chất catechin Catechin trong chè là một hỗn hợp gồm nhiều loại khác nhau như: catechin, epicatechin, gallo catechin, epigallo catechin, epicatechin gallate, epigallo catechin gallate, gallocatechin gallate. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 13 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ OH OH OH OH H O HO H O HO OH OH H H OH OH (+) – Catechin C15H14)6, M = 290, (-) – Epicatechin C15H14O6, M = 290, Tnc = 1760C, [α] D = +180 Tnc = 2420C, [α] D = -690 OH OH OH H O HO OH H O HO OH OH O C OH OH H O OH H OH OH (-) – Epicatechin gallate, C22H14O10, (+) – Gallocatechin, C15H14O7, M = 442, Tnc = 2530C, [α] D = -1770C M = 306, Tnc = 1880C, [α] D = 150C OH OH OH OH H H O HO HO OH O OH H OH OH (-) – Epigallocatechin C15H14O7, 0 OH O OH C H O OH (-) – Epigallocatechin gallate C22H18O11, 0 M = 306, Tnc = 276 C, [α] D = -50 C M = 458, Tnc = 2160C, [α] D = -1790C (Tnc: nhiệt độ nóng chảy, M: khối lượng phân tử, αD: góc quay cực) Hình 1.9. Công thức cấu tạo của một số catechin chính có trong chè [45] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu OH 14 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hoạt tính sinh học của các catechin Các catechin có hoạt tính sinh học rất mạnh đặc biệt là ở khả năng chống oxi hóa. Hoạt tính kháng oxi hóa của các catechin trong chè được xếp theo trật tự giảm dần như sau: epigallocatechin gallate > epicatechin gallate > epigallocatechin > gallic axit > epicatechin > catechin [38]. Với hàm lượng catechin tổng chiếm khoảng 30% khối lượng khô, chè và dịch chiết chè cũng thể hiện kháng oxi hóa rất mạnh trong các thử nghiệm, kết quả cho thấy thành phần catechin chiếm khoảng 70-80% khả năng kháng oxi hóa của chè [57],[73]. Bảng 1.4. Thành phần catechin của búp chè (tính bằng mg/g tannin trong búp chè) [8] Catechin Lá Cành 1 2 3 4 (-) EGC 122.10 152.27 206.42 232.36 222.08 (+) GC 0 0 0 48.96 68.70 (-) EC 45.53 47.84 45.16 55.79 65.62 (-) EGCG 580.54 577.93 431.14 284.13 292.03 (-) ECG 138.53 132.27 103.09 80.58 87.98 Tổng số 886.69 910.31 786.11 701.82 737.40 1.3.2. Hợp chất anthoxanthin Các hợp chất anthoxanthin thuộc nhóm flavonol trong họ flavonoit và có công thức cấu tạo chung như sau: Trong đó: - Nếu R1 = R3 = (H); R2 = (-OH) ta có chất kaempferol. - Nếu R1 = R2 = (-OH); R3 = (-H) ta có chất quercetin. - Nếu R1 = R2 = R3= (-OH) ta có chất myricetin. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 15 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.3.3. Hợp chất anthocyanin Công thức cấu tạo anthocyanin Hợp chất anthocyanin thuộc nhóm flavonoit dẫn xuất croman. Tất cả các anthocyanin đều có chứa trong vòng pyran oxi hóa trị tự do. Ở trạng thái tự do, anthocyanin gồm 3 chất chủ yếu là pelargonidin, cyanidin và delphinidin [36]. + HO O OH Pelargonidin OH OH OH + HO O OH Cyanidin OH OH OH + HO O OH Delphinidin OH OH OH Tính chất anthocyanin Các anthocyanin là những chất có vị đắng và hoa tan trong nước. Trong búp chè màu tím có chứa nhiều anthocyanin nên không dùng làm nguyên liệu chế biến chè xanh. Màu sắc của chúng thay đổi theo pH: pH > 7 có màu xanh đậm; pH < 7 có màu đỏ [17], [21]. 1.3.4. Hợp chất leucoanthocyanin Các hợp chất leucoanthocyanidin thường gặp nhất trong chè là: leucocyanidin, leucodelphin [1]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ OH HO O OH Leucocyanin OH OH OH HO O OH Leucodelphinidin OH OH OH Ngoài trạng thái tự do, leucoanthocyanin còn có ở dạng glycozit. Hàm lượng của chúng trong lá chè rất ít so với hàm lượng của hợp chất catechin. Qua nghiên cứu thấy rằng, các chất leucoanthocyanin là hợp chất trung gian giữa catechin và anthoxanthin [18]. HO O O OH OH OH Catechin HO O OH OH OH OH OH HO OH OH OH OH OH Leucocyanidin O Quercetin 1.3.5. Các axit phenol cacboxylic Axit phenol cacboxylic là nhóm chất tự nhiên có trong thực vật. Đặc điểm của nhóm chất này trong phân tử của chúng có chứa nhóm phenol và nhóm cacbonyl. Trong lá chè tươi có chứa nhiều chất thuộc nhóm axit phenol cacboxylic như: axit gallic và ellagic, axit metadigallic, axit chlorogenic (cafeil-3-quinic) và axit cafeic, axit para-coumaric và axit galloyquinic (teogallin). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 17 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ O HO OH O O HO OH OH O HO OH Axit gallic OH O Axit metadigallic Axit ellagic Hàm lượng các hợp chất phenol cacboxylic trong lá chè không cao lắm [79]. 1.4. Hoạt tính sinh học của poliphenol chè xanh 1.4.1. Tác dụng chống oxi hóa của flavonoit Một trong những cơ sở sinh hóa quan trọng nhất để flavonoit thể hiện được hoạt tính sinh học của chúng là khả năng kìm hãm các quá trình oxi hóa dây chuyền sinh ra bởi các gốc tự do hoạt động. Hoạt tính này thể hiện mạnh hay yếu phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo hoá học của từng chất flavonoit cụ thể [1]. Trong cơ thể con người có sẵn một vài enzym dùng để bảo vệ và ngăn ngừa nhiều loại gốc tự do làm nguy hại tế bào như: superoxyt dismutaza (SOD), phân hoá tố (catalaza) trong nhiều tế bào (như hồng cầu và gan) hoặc glutathion periodaza [62], [69]. Khi đưa flavonoit vào cơ thể, chúng có khả năng giải toả các điện tử trên mạch vùng của nhân thơm và hệ thống nối đôi liên hợp, làm triệt tiêu các gốc tự do hoạt động. Các gốc tự do tạo nên bởi flavonoit phản ứng với các gốc tự do hoạt động và trung hoà chúng nên không tham gia vào dây chuyền phản ứng oxi hoá tiếp theo [64], [80]. 1.4.2. Tác dụng đối với enzym Các flavonoit có khả năng tác động đến hoạt động của nhiều hệ enzym động vật trong các điều kiện in vitro và in vivo. Khả năng tương tác với protein là một trong những tính chất quan trọng nhất của các hợp chất phenol, quyết định hoạt tính sinh học của chúng. Phản ứng xảy ra giữa nhóm oxyphenolic và oxycacbonyl của các nhóm peptit để tạo thành liên kết hydro. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 18 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Các chất phenol nói chung khi ở dạng oxi hoá (quinon) có khả năng liên kết với nhóm sulfihydril (1) và nhóm (-NH) của lysine hoặc asparaginic (2) trong phân tử protein enzyme. Tuy nhiên, có một số tác giả cho rằng giữa phenol và nhóm amin của protein không có vai trò chính trong việc làm thay đổi hoạt tính enzym. Flavonoit có tác dụng trên nhiều enzym động vật như: protein-tyrozin kinaza, protein kinaza, lipoxygenaza và cyclooxyhenaza, phospholypaza AND topoizomeza; glutation S transferaza;… Bản thân các chất flavonoit khi ở trong cơ thể động vật có thể tồn tại ở dạng oxi hoá hoặc khử và chịu nhiều biến đổi phức tạp khác nhau cho nên trong các điều kiện khác nhau nó sẽ thể hiện hoạt tính sinh học khác nhau. Nhờ tác dụng sinh học đối với enzym mà các flavonoit có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư, mau chóng làm lành vết thương, giảm các nguy cơ về bệnh tim mạch…..[1]. 1.4.3. Tác dụng kháng sinh, chống viêm nhiễm Tác dụng chống viêm nhiễm và kháng khuẩn của catechin đã được nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới chứng minh. Một số tác giả nghiên cứu ứng dụng của anthocyanin, leuco anthocyanin và axit phenolic lên Samonella, thấy có tác dụng kìm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 19 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ hãm rõ rệt. Hầu hết các chất này đều có khả năng kìm hãm sự hô hấp hay phân chia của vi khuẩn khi có mặt glucoza. Tác dụng kháng virus của catechin còn được nghiên cứu thông qua khả năng ức chế virus HIV ở các tế bào H9 của catechin chiết xuất từ thực vật. Trong các dòng tế bào người, Herpesvirus hominis bị kìm hãm bởi quercetin ở nồng độ 300 ppm, nhưng không bị kìm hãm bởi rutin hay dihydro quercitin. Khi thêm quercitin vào virus gây bệnh ở người, virus sẽ bị kìm hãm nếu có vỏ bọc và chết nếu không có vỏ bọc bảo vệ [1]. 1.4.4. Tác dụng đối với ung thƣ Y học hiện đại ngày càng phát triển việc tìm kiếm phương thuốc có tác dụng với bệnh ung thư rất được quan tâm nghiên cứu, flavonoit là một trong những chất được quan tâm bởi chúng là những chất có hoạt tính chống oxi hóa cao, tác dụng với nhiều hệ enzym và ít độc với cơ thể. Các kết quả thực nghiệm cho thấy một số flavonoit có tác dụng chống ung thư thông qua khả năng hoạt hóa các enzym gan có nhiệm vụ chuyển hóa các chất gây ung thư. Những sản phẩm chuyển hóa thường có tính gây ung thư thấp. Ngoài ra, các flavonoit còn tham gia trong việc phòng chống ung thư bằng khả năng chống oxi hóa, loại trừ các gốc tự do có thể gây tổn hại tế bào, làm cho tế bào có những biến đổi ác tính [32],[34],[70]. 1.4.5. Các tác dụng khác của Chè - Chống lại các bệnh suy thái về tim mach. - Làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiền liệt tuyến. - Làm cho hơi thở thơm (không hôi miệng). - Giúp con người có được một trí nhớ tốt và dài lâu, chống lại bệnh Alzheimer. - Chữa các bệnh về đường tiêu hoá như tả, lỵ, thương hàn, xuất huyết dạ dày… - Làm giảm lượng đường trong máu. - Chữa bệnh sỏi thận, sỏi bang quang. - Làm giảm sự nhiễm độc do kim loại, do phóng xạ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 20 http://www.lrc-tnu.edu.vn/