Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải

Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 i Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải LỜI CÁM ƠN Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận v n này, tôi đã nhận được sự hư ng dẫn, giúp đỡ qu áu của các th y cô, các anh ch , em đồng nghiệp V i l ng kính trọng và iết ơn sâu s c tôi xin được ày t lời cảm ơn chân thành t i: Trư c hết tôi xin chân thành cảm ơn Viện Công nghệ sinh học - Công nghệ thực ph m, Công ty c ph n công nghệ sinh học đã t o mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận v n Tôi xin được gửi lời biết ơn sâu s c t i TS. Lê Văn Tri - Công ty c ph n công nghệ sinh học, P S.TS. N ễn L n ng - Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực ph m đã hết l ng giúp đỡ, chỉ ảo cho tôi rất nhiều đ tôi c th hoàn thành được luận v n này Tôi c ng xin chân thành cảm ơn các th y cô trong hội đồng chấm luận v n đã cho tôi nh ng đ ng g p qu áu đ hoàn chỉnh luận v n này Tôi xin gửi lời cảm ơn t i gia đình n , các anh ch em đồng nghiệp giúp đỡ tôi và chia sẻ kinh nghiệm trong công việc. Hà Nội, tháng 11 năm 2016 Học viên N NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 ễn Văn T ấn ii Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. i LỜI CÁM ƠN ...................................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................. vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................................... vii MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 2 CHƯƠNG 1 – TỔN QUAN T I LIỆU........................................................................... 4 in 1.1. n ụn o no 1.1.1. Gi ủ in ........................................................... 4 ......................................................................................... 4 1.1.2. Sinh tổng hợp glucosinolate ....................................................................................... 7 1.1.3. Công dụng của GLS ................................................................................................... 9 1.1.4. Nghiên cứu sản xuất các sản phẩm có chứa glucosinolate .................................... 15 ọ ải .......................................................................................................... 18 1.2. Rau mầ 1.3. Nghiên cứu giá thể trồng rau mầm ........................................................................... 20 1.3.1. Cá oạ á ể ......................................................................................................... 20 1.3.2. Tình hình nghiên cứu giá thể trồng rau mầm trên thế gi i ................................... 22 1.3.3. Tình hình nghiên cứu giá thể trồng rau mầm tại Vi t Nam ................................... 23 1.4. Ảnh h ởng củ xi in đến khả năn in ổng hợp GLS ................................. 25 CHƯƠNG 2 – NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 27 2.1. Đối t ợng: .................................................................................................................... 27 2.2. Vật liệu nghiên cứu ..................................................................................................... 27 2.2.1. Giá thể: ...................................................................................................................... 27 2.2.2. Dụng cụ: .................................................................................................................... 27 2.3. Qui trình trồng rau mầm họ cải ................................................................................ 28 2.4. Ph ng pháp nghiên cứu ........................................................................................... 30 2.4.1. Xá định hàm lượng hoạt chất GLS và khả năn ống ôxi hóa của các loại rau mầm họ cải có trên thị trường ............................................................................................ 30 2.4.2. L ọn á ể ồn mầm đượ oạ ấ n ọ ả năn chống ôxi hóa cao ............................................................................................................... 30 2.4.3. Ảnh hưởng của 2 axit amin Met và Tryp t năn oạ ấ n ọ có khả ống ôxy hóa của rau mầm họ cải.......................................................................... 31 NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 iii Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải 2.5. Thời i n đị điểm nghiên cứu ............................................................................. 31 2.5.1. Thời gian nghiên cứu ............................................................................................... 31 2.5.2. Đị đ ểm nghiên cứu ................................................................................................ 31 2.6. Ph ng pháp phân tích .............................................................................................. 32 2.6.1. Phương pháp chiết xuất GLS từ mẫu rau mầm họ cải ........................................... 32 2.6.2. Xá định hàm lượng GLS trong rau mầm họ cải.................................................... 32 2.6.3. Xá định khả năn 2.6.4. Năn hống ôxy hóa .......................................................................... 33 ất rau mầm .................................................................................................. 34 2.7. Xử lý số liệu ................................................................................................................. 34 CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 35 3.1. Xá định hàm l ợng hoạt chất GLS và khả năn ống ôxi hóa của một số loại rau mầm họ cải có trên thị tr ờng ................................................................................... 35 3.1.1. Hàm lượng hoạt chất GLS ....................................................................................... 35 3.1.2. Khả năn 3.2. L ống ôxi hóa .......................................................................................... 36 ọn iá ể rồn r ầ ............................................................................... 37 3.2.1. L a chọn công thức phối trộn thích hợp cho giá thể số 1 ...................................... 38 3.2.2. L a chọn công thức phối trộn thích hợp cho giá thể số 2 ...................................... 39 3.2.3. L a chọn công thức phối trộn thích hợp cho giá thể số 4 ...................................... 41 3.2.4. L ọn á ể ồn mầm đượ oạ ấ n ọ ả năn chống ôxy hóa cao .............................................................................................................. 42 3.3. Ảnh h ởng của việc bổ khả năn n M i nin Tr p p n đến hàm l ợng GLS và ống ôxy hos trong rau mầm ......................................................................... 44 3.3.1. Xá định thời gian bổ sung axit amin vào giá thể trồng rau mầm ......................... 44 3.3.2. L a chọn li u lượng axit amin bổ sung vào giá thể trồng rau mầm...................... 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 47 1. Kết luận........................................................................................................................... 47 2. Kiến nghị......................................................................................................................... 47 T I LIỆU T AM ẢO ................................................................................................. 48 PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 53 NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 iv Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ KÝ HIỆU TÊN TIẾNG VIỆT COPD Chronic Obstructive Pulmonary Disease Bệnh ph i t c nghẽn mãn tính DMSO Dimethylsulfoxide Hợp chất hóa học h u cơ Dimethylsulfoxide DNA Deoxyribonucleic acid Axit Deoxyribonucleic DPPH 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl Hợp chất hóa học h u cơ 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl EtOH Ethanol Cồn Ethanol FW Fresh weight Trọng lượng tươi DW Dry weight Trọng lượng khô GLS Glucosinolate Ho t chất sinh học Glucosinolate Helicobacter pylori Vi khu n Helicobacter pylori HP ICBN International Code of Botanical Cơ sở d liệu về sinh học thuộc Nomenclature Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ ITC Isothiocyanate Ho t chất sinh học Isothiocyanate Met Methionine Axit amin Methionin NADPH Nicotinamid Adenine Dinucleotide Chất khử Nicotinamid Adenine Phosphate Hydrogen Trp WHO Dinucleotide Phosphate Hydrogen Tryptophane Axit amin Tryptophan World Health Organization T chức Y tế thế gi i NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 v Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Cấu trúc của một số glucosinolate [24] ............................................................. 5 Bảng 1.2. Hàm l ợng GLS trong một số loại rau họ cải [7, 36]..................................... 19 Bảng 1.3. Thành phần các axit amin tổng hợp GLS trong thịt và vỏ củ cải [27] ......... 25 Bảng 3.1. Hàm l ợng GLS trong một số loại rau mầm họ cải....................................... 35 Bảng 3.2. Khả năn ống ôxy hóa trong một số loại rau mầm họ cải ......................... 37 Bảng 3.3. Năng suất rau mầm trồng trên giá thể số 1 với tỉ lệ phối trộn khác nhau sau 7 ngày trồng ........................................................................................................................... 38 Bảng 3.4. Năng suất rau mầm trồng trên giá thể số 2 với tỉ lệ phối trộn khác nhau sau 7 ngày trồng ........................................................................................................................... 40 Bảng 3.5. Năng suất rau mầm trồng trên giá thể số 4 với tỉ lệ phối trộn khác nhau sau 7 ngày trồng ........................................................................................................................... 41 Bảng 3.6. Hàm l ợn LS năn ất rau mầm củ cải đỏ ......................................... 42 Bảng 3.7. Khả năng chống ôxy hóa của rau mầm củ cải đỏ trồng trên một số loại giá thể ......... 43 Bảng 3.8. Ảnh h ởng củ M Tr p đến hàm l ợng GLS và khả năn ống ôxi hóa của rau mầm củ cải đỏ trồng trên giá thể số 1 ......................................................... 45 NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 vi Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Công thức hóa học chung của Glucosinolate [24] ............................................ 4 Hình 1.2. Công thức hóa học của Glucosinolate nhóm sulforaphane [2] ....................... 6 Hình 1.3. Công thức hóa học của Glucobrassicine [2]...................................................... 7 Hình 1.4. Quá trình kéo dài mạch methionine trong sinh tổng hợp GLS [24]............... 8 Hình 1.5. Sinh tổng hợp cấu trúc GLS [24] ....................................................................... 9 Hình 1.6. Một số sản phẩm th c phẩm chứ năn ó ứa GLS .................................. 17 Hình 2.1. S đồ qui trình trồng rau mầm .......................................................................... 28 Hình 3.1. Hình ảnh rau mầm trồng trên giá thể số 1 với tỉ lệ phối trộn khác nhau sau 7 ngày trồng ........................................................................................................................... 39 Hình 3.2. Hình ảnh rau mầm trồng trên giá thể số 2 với tỉ lệ phối trộn khác nhau sau 7 ngày trồng ........................................................................................................................... 40 Hình 3.3. Năng suất rau mầm khi bổ sung các axit amin ở các thời điểm khác nhau ........ 44 NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 vii Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải MỞ ĐẦU Glucosinolate (GLS) là một tập hợp các chất h u cơ sulfur, nitrogen và 1 nhóm có nguồn gốc từ glucose. Chúng là nh ng anion tan trong nư c, thuộc nhóm glucoside và là các hợp chất thứ cấp của nhiều thực vật thuộc bộ Brassicales (đặc biệt là trong họ Brassicaceae, ngoài ra còn có trong họ Carieaceae) và một số họ khác của cây 2 lá m m... Hàm lượng glucosinolate cao nhất trong h t giống và nó giảm d n khi nảy m m. Trong m m h t họ hoa thập tự ở ngày thứ 3 có chứa hàm lượng glucoraphanine cao gấp từ 10 - 100 l n so v i cây trưởng thành [34]. Trên thế gi i ngày càng có nhiều nghiên cứu sâu hơn về khả n ng chống ôxy hóa của GLS c ng như các ứng dụng của GLS trong đời sống. Có khoảng 120 GLS khác nhau đã được tìm thấy trong tự nhiên... quan trọng hơn, glucosinolate được phát hiện là tiền chất của isothiocyanate (ITC chứa sulforaphane (c nhiều trong ông cải xanh c khả n ng chống ôxy h a, ng n ngừa và ức chế sự phát tri n của ung thư. Các công ty, tập đoàn dược ph m trên thế gi i đã sản xuất được một số thực ph m chức n ng c công dụng hỗ trợ trong phòng bệnh và duy trì sức kh e con người. Ở Việt Nam, Viện Nghiên cứu thực ph m chức n ng c ng đã tiến hành nghiên cứu chiết xuất nhóm ho t chất c lưu huỳnh từ một số lo i rau họ cải, v i mục đích chế t o một số thực ph m có các chức n ng ph ng và ch a các chứng bệnh, đặc biệt là một số bệnh ung thư. Hiện nay rau m m đang được coi là một trong nh ng lo i thực ph m hoàn hảo, giàu dinh dưỡng và được sử dụng ph biến hiện nay, nhất là t i các thành phố l n như Hà Nội, Hải Phòng, Tp. Hồ Chí Minh, C n Thơ… Trong rau m m ngoài các vitamin A, B, C, E…, c n c chứa ho t chất GLS mà khi nhai chất này sẽ biến thành chất isothiocyanates (ITC giúp cơ th chống l i sự phát tri n tế ào ung thư Vì thế rau m m được xem như một lo i thực ph m chức n ng c nhiều nghĩa trong đời sống của con người. Xuất phát từ nh ng vấn đề trên, chúng tôi đã thực hiện đề tài N ản ưởn ủ á oạ á NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 ể oạ ấ n ọ o no n ứ on 2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải mầm ọ cả ” nhằm xác đ nh lo i giá th có chất lượng phù hợp cho rau m m phát tri n tốt, hàm lượng ho t chất GLS cùng khả n ng chống ôxy hóa cao và n đ nh. Mục tiêu Lựa chọn được giá th ph hợp cho trồng rau m m họ cải đ c hàm lượng ho t chất sinh học glucosinolate và khả n ng chống ôxy hóa cao và n đ nh. Nội dung - Xác đ nh hàm lượng ho t chất GLS và khả n ng chống ôxy hóa của các lo i rau m m họ cải có trên th trường. - Lựa chọn giá th trồng rau m m thu được hàm lượng ho t chất GLS và khả n ng chống ôxy hóa cao. - Nghiên cứu tác động của Methionine và Tryptophan t i hàm lượng ho t chất GLS và khả n ng chống ôxy hóa của rau m m củ cải đ trồng trên giá th . NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 3 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải C ƯƠN in 1.1. n 1 – TỔNG QUAN T I LIỆU ụn ủ in o no 1.1.1. Glucosinolate là một hợp chất h u cơ trong đ c chứa sulfur, nitrogen và một nhóm có nguồn gốc từ glucose. Chúng là nh ng anion tan trong nư c, thuộc nhóm glucoside và là các hợp chất thứ cấp của nhiều loài thực vật thuộc bộ Brassicales (đặc biệt là trong họ Brassicaceae, ngoài ra còn có trong họ Carieaceae) và một số họ khác của cây 2 lá m m... các hợp chất GLS này gây ra v đ ng hoặc h ng của nhiều lo i thực ph m như mù t t, cải ngựa, b p cải và cải russel, đối v i thực vật chúng sử dụng như thuốc trừ sâu thiên nhiên và là v khí chống l i động vật n c [2, 4, 7]. Cấu trúc của GLS bao gồm liên kết gi a một nhóm β-D-thioglucose v i một nửa aldoxime sunfonat và một chuỗi bên có nguồn gốc từ axit amin. GLS được chia thành ba nhóm dựa trên cấu trúc của tiền chất axit amin: 1. Nhóm GLS béo được t o nên từ các axit amin như: methionine, isoleucine, leucine hoặc valine; 2. Nhóm GLS thơm được t ng hợp từ axit amin phenylalanine hoặc tyrosine; 3. Nhóm GLS d vòng từ axit amin là tryptophan [4, 20]. Hình 1.1. Công thức hóa học chung của Glucosinolate [24] Glucosinolate được tìm thấy trong 15 họ thực vật hai lá m m: Akaniaceae, Bataceae, Resedaceae, Brassicaceae, Bretschneideraceae, Euphorbiaceae, Limnanthaceae, Capparaceae, Moringaceae, Caricaceae, Salvodoraceae, Tovariaceae, Gyrostemonaceae, Pentadiplantdraceae, Tropaeolaceae. Đã c khoảng 100 GLS được tìm thấy trong tất cả các ph n của cây và 15 GLS khác nhau đã được tìm thấy trong cùng một cây. Hàm lượng GLS t ng số phụ thuộc vào ki u mô, độ tu i sinh l dinh dưỡng cây trồng… đa số các cây trồng có chứa GLS thuộc về họ Brassicaceae bao gồm cải b p, súp lơ, súp lơ xanh ( ông cải xanh), m m cải NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 4 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải Brussels, củ cải, mù t t… cao nhất ở lá m m, cây m m từ ngày thứ đến ngày thứ 7 sau gieo [12, 37]. Bảng 1.1. Cấu trúc của một số glucosinolate [24] Tên n ờn Glucosinolate Sinigrin 2-Propenyl Gluconapin 3-Butenyl - 3-Hydroxypropyl - 4-Hydroxybutyl Glucoiberin 3-Methylsulfinylpropyl Glucoraphanin 4-Methylsulfinylbutyl Glucoalyssin 4-Methylsulfinylpentyl Glucohesperin 6-Methylsunfinylhexyl Glucoibarin 7-Methylsulfinylheptyl Glucohirsutin 8-Methylsulfinyloctyl Glucoibervirin 3-Methylthiopropyl Glucocrucin 4-Methylthiobutyl Glucosquerellin 6-Methylthiohexyl - 7-Methylthioheptyl - 8-Methylthiooctyl Glucobrassicin Indol-3-ylmethyl 4-Methoxyglucobrassicin 4-Methoxyindol-3-ylmethyl Neoglucobrassicin 1-Methoxyindol-3-ylmethyl 4-Hydroxyglucobrassicin 4-Hydroxyindol-3-ylmethyl Glucotropaeolin Benzyl Gluconastrutiin Cấu trúc chuỗi bên 2-Phenylethyl R. cấu trúc chung của glucosinolate Hiện nay, trong GLS có 2 nhóm quan trọng nhất là nhóm sulphoraphane và indol-3-carbinol Glucosinolate nhóm sulforaphane: NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 5 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải Glucosinolate nhóm này là lo i glycoside có ph n aglycone có cấu trúc (R)1-isothiocyanto-4-methylsulfonyl - R. R: Buten đ là sulforaphene R: Butan, đ là sulforaphane – aglycone của glucoraphanine. Hình 1.2. Công thức hóa học của Glucosinolate nhóm sulforaphane [2] Glucoraphanine còn gọi là sulforaphane glucosinolate có ở h u hết trong các lo i rau họ Cải, nhiều nhất ở cây súp lơ xanh, nhưng hàm lượng rất thấp và biến động rất l n, khoảng 10 - 50 l n tùy theo thời kỳ sinh trưởng và phát tri n của cây [6,19] Đi n hình như cây Broccoli olivera Italia (Súp lơ xanh của Ý hàm lượng sulforaphane ở m m xấp xỉ 1,5% cao gấp 20 - 50 l n so v i hàm lượng sulforaphane ở cây trưởng thành lúc thu ho ch khoảng 0,04 - 0,17 %. Các GLS nói chung, glucoraphanine nói riêng rất nh y cảm đối v i tác động của môi trường, đ ng g i và ảo quản ở công đo n sau thu ho ch [35]. Súp lơ xanh ảo quản ở nhiệt độ thường, sau 3 - 4 ngày và dư i tác dụng của nhiệt độ cao (đun sôi, xào, nấu chín… , các ho t chất GLS b phá hủy g n hết [36]. Bản thân glucoraphanine đã c ho t tính sinh học, ph n aglycone của nó (sulforaphane và indol-3-carbinol) có mức độ ho t tính cao hơn Sulforaphane và indol-3-carbinol có tác dụng chống ôxy hóa gián tiếp, chúng không trực tiếp trung hòa các chất ôxi h a trong cơ th như peroxid, lipidperoxid, các gốc tự do... mà bảo vệ, kích thích các enzyme có chức n ng trung h a, đào thải các độc chất, các chất ôxy hóa, các gốc tự do như oxidase quinone NADPH, enzyme oxy hóa khử (E.C.1.6.99.2) và enzyme dẫn truyền glutathione (E C 2 5 1 18 Đồng thời chúng l i kìm hãm các enzyme t o ra các chất có h i đối v i cơ th như: xanthin - oxidase, NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 6 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải điều đ làm cho ho t tính chống oxy hóa kéo dài và liên tục Đây là một ho t động rộng, khép kín, lo i trừ được nhiều gốc tự do N như một đội quân chống ôxy hóa, sẵn sàng trung hòa gốc tự do cả một thời gian dài và tiếp tục có hiệu quả trong cơ th , ít nhất là một ngày, thậm chí ngay cả sau khi không c n trong cơ th . Tác dụng của glucoraphanine là kéo dài việc kích thích enzyme pha 2 chống ôxy h a đ ng vai tr quan trọng ở tr ng thái tự nhiên của cơ th , giải độc nh ng chất gây bệnh ung thư trư c khi chúng có th làm hư h i các tế bào. [30, 32, 33]. Glucosinolate nhóm Indol – 3 - carbinol Hình 1.3. Công thức hóa học của Glucobrassicine [2] Quan trọng nhất trong nhóm này là Glucobrassicine có mặt ở một số rau họ Cải như: cải hoa xanh, cải b p, súp lơ, m m cải Brussel và cải oc choi Dư i tác dụng của enzyme hay của acid, glucobrassicine b thủy phân t o thành đường glucose và Indol-3carbinol và Diindolylmethane - sản ph m Dimer hóa của Indol-3carbinol. Khoảng hơn thập niên g n đây c ng như sulforaphane, nhóm ho t chất này được áo chí, các phương tiện truyền thông cho là một nguồn thực ph m ph ng ung thư tốt [2]. 1.1.2. Sinh tổng hợp glucosinolate Sinh t ng hợp các glucosinolates bao gồm a giai đo n: [20, 24] + Giai đo n kéo dài chuỗi m ch nhánh (chuỗi axit amin); + Giai đo n sinh t ng hợp cấu trúc GLS; + Giai đo n biến đ i thứ cấp. NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 7 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải 1.1.2.1. Kéo dài chuỗi axit amin Giai đo n kéo dài chuỗi b t đ u từ việc biến đ i methionine thành 2-Keto axit, sau đ 2-Keto axit ngưng tụ v i acetylCoA thành 2-Alkylmalic axit, xúc tác bởi enzyme t ng hợp Methylthioalkylmalate synthaza Quá trình đồng phân hóa 2-Alkylmalic axit diễn ra đ t o thành 3-Alkylmalic axit Sau đ , 3-Alkylmalic axit b ôxi hóa khử nhóm cacboxyl hình thành Homoketo axit Các Homoketo axit được biến đ i tiếp tục đ kéo dài methionin thêm 9 đơn v methylene (CH3) [20, 24]. Hình 1.4. Quá trình kéo dài mạch methionine trong sinh tổng hợp GLS [24] 1.1.2.2. Sinh tổng hợp cấu trúc glucosinolate Quá trình sinh t ng hợp GLS được b t đ u bằng quá trình ôxi hóa các axit amin thành các aldoxime bởi enzym monoxygenaza cytochrome P450 của gen CYP79. Sau đ , các aldoxime tiếp tục b ôxi hóa bởi enzym monoxygenaza cytochrome P450 của gen CYP83 thành hợp chất aci-Nitơ đ kết hợp v i nhóm thiol của Cystein đ t o thành hợp chất S-Alkylthiohydroximate. Nhờ enzyme C-S lyaza phân c t liên kết C-S trong hợp chất S-Alkylthiohydroximate t o thành Thiohydroximate Thiohydroximate được glycosyl hóa thành Desulfoglucosinolate NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 8 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải bởienzyme UDPG-thiohydroximate glucosyltranferaza. Cuối cùng Desulfoglucosinolate được sunfua hóa thành GLS, xúc tác bởi enzyme Desulfoglucosinolate sulphotranferaza [20, 24]. Hình 1.5. Sinh tổng hợp cấu trúc GLS [24] 1.1.2.3. Biến đổi thứ cấp, hoàn tất quá trình sinh tổng hợp Sau khi hình thành cấu trúc GLS cơ ản, một lo t các thay đ i có th xảy ra t i các chuỗi ên c ng như t i các glucose.Nh ng thay đ i này bao gồm quá trình oxy hóa, hydroxyl hóa, methyl hóa, bão hòa, sulfat và glycosyl hóa [20, 24]. 1.1.3. Công dụng của GLS GLS và các sản ph m thuỷ phân của nó có rất nhiều tác dụng đối v i sức khoẻ con người Nhưng trong ài viết này chúng tôi chỉ nghiên cứu một số tác dụng ph biến của n như: ng n ngừa ung thư tiền liệt tuyến, bảo vệ tim, ng n ngừa ung thư bàng quang, giảm đau ao tử, ung thư d dày, ng n ngừa ung thư vú, giảm bệnh ph i t c nghẽn mãn tính, bảo vệ da, chống ôxy hoá, đ y lùi tác h i của bệnh ti u đường [9, 10, 11, 15, 16, 17, 18, 23, 27, 37, 40, 41, 42]. 1.1.3.1. Ngăn ngừa các bệnh ưng thư NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 9 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải M i đây, các nhà khoa học trên thế gi i đã tìm ra và chứng minh được lợi ích của việc n một số lo i rau cải hàng ngày Họ thấy rằng mỗi một chất c trong lo i rau này không chỉ giúp chúng ta ph ng ngừa ung thư, mà c n giúp điều tr ệnh cho nh ng ệnh nhân m c ệnh ung thư [11, 17, 41, 42]. Các GLS đều thuộc các chất đặc hiệu có mặt trong các lo i rau họ Cải. Các lo i rau cải như Bông cải xanh (Broccoli), b p cải (Cabbage), súp lơ (Cauliflower), m m cải Brussel (Brussels sprouts) và Cải oc choi ( okchoi đã được báo chí, các phương tiện truyền thông cho là một nguồn thực ph m ph ng ung thư tốt. Trong m m súp lơ xanh chứa glucosinolate quan trọng nhất là glucoraphanine; chúng được thủy phân bởi các vi sinh đường ruột đ trở thành isothiocyanate và sulforaphane. a Ng n ngừa ung thư tiền liệt tuyến Trong nghiên cứu của các nhà khoa học đã chỉ ra rằng GLS có trong các lo i rau cải đã làm giảm ung thư tiền liệt tuyến ở nam gi i một cách đáng k . Việc tiêu thụ súp lơ xanh mỗi tu n 1 l n sẽ giúp nam gi i giảm 52% ng n ngừa ung thư tuyến tiền liệt. Nghiên cứu cho thấy súp lơ xanh tốt hơn ất cứ lo i rau quả nào khác trong việc bảo vệ cơ th trư c sự tấn công của các khối u ở tuyến tiền liệt Các GLS đã có tác động rõ rệt t i sự ho t động của gene (gene GSTM1), kìm hãm hoặc làm khối ung thư t ng trưởng chậm l i Như vậy, khi n nhiều rau họ cải, cụ th là 2 - 3 b a/tu n sẽ giúp gene GSTM1 ho t động tốt hơn giúp cơ th phòng ngừa được c n bệnh này [1, 4, 14]. b. Tác dụng ng n ngừa ung thư àng quang Các nhà khoa học của trường Đ i học Ohio State (Mỹ) đã chiết xuất thành công và xác đ nh được hàm lượng GLS từ m m súp lơ xanh Sau khi chiết xuất thành công, họ dùng một số enzyme đ chuy n GLS thành ITC trong đó đặc biệt quan trọng là sulforaphane. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm trên tế ào ung thư bàng quang của người và của chuột v i hàm lượng GLS và ITC khác nhau. Kết quả cho thấy, GLS không có tác dụng nào lên tế ào ung thư Tiến hành nghiên cứu c ng phát hiện ra nh ng người n từ 2 b a súp lơ xanh mỗi tu n có tỷ lệ m c ung thư àng quang thấp hơn 44% so v i nh ng người n không quá 1 b a/tu n. Hợp NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 10 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải chất sulforaphane còn có tác dụng ng n chặn, giết chết các tế ào ung thư gốc và ng n cản được sự hình thành các khối u m i chính vì thế sulforaphane có th ng n chặn ngay cả các d ng ung thư nguy hi m [1, 4, 43]. c. Giảm đau bao tử, ung thư d dày Theo kết quả được công bố trong t p chí Nghiên cứu ung thư n m 2009, sự tiêu thụ hàng ngày m m súp lơ xanh c th giảm b t nguy cơ nhiễm Helicobacter pylori (HP) - đây là vi khu n có th sống s t trong môi trường axít của d dày và nó được biết là nguyên nhân gây loét hệ tiêu hóa và viêm d dày. T chức Y tế Thế gi i xếp HP vào nhóm tác nhân gây ung thư Vi khu n này ảnh hưởng đến sức khoẻ của khoảng một nửa dân số thế gi i. Theo Fahey, nhà sinh lý học thực vật đã viết, "một vài vùng của Trung - Nam châu Mỹ, Châu Phi và Châu Á có t i 80 - 90 % số dân b nhiễm HP, điều đ c liên quan v i tình tr ng ngh o nàn và điều kiện vệ sinh kém cải thiện. Ngay v i các nư c phát tri n như Mỹ xấp xỉ 50 % người già ≥ 50 tu i đều dương tính v i HP. Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học khẳng đ nh ho t chất GLS có tác dụng tiêu diệt được vi khu n HP. Ho t chất này có th tìm và diệt vi khu n nằm ngoài lẫn nằm trong tế bào. Ðiều này rất quan trọng vì thông thường HP hay nằm trong các tế bào lót của niêm m c d dày, khiến bệnh khó lành. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy, thành ph n GLS trong các lo i rau họ cải có th tiêu diệt vi khu n HP. [2, 4, 21, 23]. d. Tác dụng ng n ngừa ung thư vú Các biện pháp hóa học tr liệu hiện t i không có tác dụng v i các tế bào ung thu gốc do đó chúng vẫn phát tri n trở l i. Các nhà nghiên cứu tin rằng việc lo i trừ các tế ào ung thư gốc chính là chiếc chìa khóa mở ra một hư ng điều tr m i v i c n ệnh ung thư vú ở phụ n . Đối v i phụ n , Indol-3-carbinol, diindolylmethane có tác dụng giảm nguy cơ ung thư vú nguyên phát, ung thư vú thực nghiệm [2]. NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 11 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải Nghiên cứu đã được tiến hành v i loài chuột Người ta đã cấy vào cơ th chuột các tế ào ung thư, sau đ ơm sulforaphane c nhiều trong củ cải xanh vào. Sau khi đếm số lượng tế bào ung thư gốc có trong khối u thì thấy nó giảm một lượng rõ rệt, còn v i các tế ào thường thì hiệu quả là thấp hơn Hơn n a, các tế bào ung thư ở loài chuột sau khi b điều tr v i sulforaphane h u như không c khả n ng hình thành nh ng khối u m i. Thí nghiệm v i các tế ào ung thư ở người c ng cho một kết quả tương tự [4, 9, 17]. 1.1.3.2. Phòng chống một số loại bệnh khác a. Tác dụng bảo vệ hệ tim m ch Nghiên cứu thành ph n hóa học trong cây súp lơ xanh t i trường Ð i Học Y Khoa Warwick đã phát hiện hợp chất sulforaphane giúp cơ th t ng cường hình thành các enzyme bảo vệ các m ch máu, giảm các lo i phân tử gây t n h i tế bào. Chất sulforaphane c trong súp lơ xanh có th chống l i sự phát tri n bệnh m ch máu do ti u đường. Kết quả nghiên cứu trên động vật của trường Ð i Học Connecticut (Hoa Kỳ c ng cho thấy, nh ng động vật n súp lơ xanh cải thiện được chức n ng tim và ít t n thương về cơ tim hơn khi thiếu oxy [1]. Các nhà nghiên cứu cho rằng nh ng lợi ích của súp lơ xanh chính là việc nó b sung các chất mà giúp t ng cường các protein bảo vệ tim có tên là thioredoxin. Một chế độ n nhiều súp lơ xanh, cải Brussels, cải b p sẽ mang l i lợi ích cho tim m ch [1]. b. Tác dụng thuyên giảm bệnh ph i t c nghẽn mãn tính Theo thống kê của WHO, hiện có khoảng 210 triệu người m c bệnh ph i t c nghẽn mãn tính (COPD). Nó gây ra cái chết của hơn 3 triệu người chỉ trong n m 2005 C ng theo WHO thì n m 2030, COPD sẽ trở thành c n ệnh gây tử vong nhiều thứ ba trên thế gi i. Nguyên nhân chủ yếu gây ra COPD là hút thuốc lá và ô nhiễm không khí. Mọi phương pháp điều tr hiện có chỉ có th làm chậm l i sự tiến tri n của bệnh chứ không th ch a kh i hoàn toàn. Trong một nghiên cứu m i đây, các nhà khoa học t i Đ i học Y khoa Johns Hopkins đã xác đ nh được cơ chế tiến tri n của COPD C n ệnh ngày càng tr m NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 12 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải trọng hơn là do sự suy yếu của gene NRF2, yếu tố chủ chốt bảo vệ các tế bào ph i không b t n thương do chất độc. Gene này gi vai trò khởi động một số cơ chế thải lo i độc tố và chất gây ô nhiễm ra kh i ph i. Các nhà khoa học đã xem xét các mô bệnh ph m lấy từ ph i người hút thuốc b COPD và người không m c bệnh đ xác đ nh xem liệu có sự khác nhau gi a mức độ ho t động của NRF2 v i các chất gi vai tr điều tiết nó, bao gồm KEAP1 (chất ức chế NRF2) và DJ-1 (chất n đ nh). Kết quả cho thấy, so v i mẫu ph i của người lành thì ph i của người mang bệnh COPD có sự sụt giảm rõ rệt NRF2 c ng như chất n đ nh DJ-1. Trong khi đó, chất ức chế KEAP1 thì l i t ng lên đáng k . Như vậy, nếu có một tác nhân làm giảm tác động của KEAP1 và kích thích DJ-1 thì gene có ích NRF2 sẽ được tiếp thêm sức m nh đ ho t động hiệu quả trở l i và giúp ng n chặn sự tiến tri n của bệnh [4]. Các nghiên cứu trư c đây đã cho thấy chất sulforapane trong súp lơ xanh có ảnh hưởng rất tích cực đến NRF2. Chính nhờ vậy mà lo i rau này có khả n ng khôi phục ho t động của các NRF2 đã b suy yếu do khói thuốc lá. c. Tác dụng bảo vệ da H u hết mọi người biết rằng các rau họ cải tốt cho sức kh e, nhưng không nh ng thế, nó còn giúp tế ào da ng n ngừa nh ng t n h i do bức x cực tím gây ra. D ch chiết xuất từ h t súp lơ xanh m i nảy m m làm giảm sự t n thương da t i hơn 1 /3 so v i thông thường. Chế ph m chiết từ súp lơ xanh khi ôi một l p m ng trên da có th ng n chặn và giảm sự phát tán các tia tử ngo i, d ch chiết xuất này giúp hình thành khả n ng sản xuất lo i enzyme giúp ng n ngừa nh ng tác h i do tia cực tím gây ra. Thí nghiệm của các nhà khoa học của trường Đ i học Johns Hopkins thử nghiệm trên 6 người v i các liều lượng sử dụng chế ph m chiết xuất từ súp lơ xanh khác nhau. V i liều lượng cao nhất, chiết xuất này làm giảm sự tấy đ ở da khoảng 37% và hiệu quả kéo dài trong 2 ngày [1, 4]. Chiết xuất còn có tác dụng giống như một biện pháp phòng ngừa tia tử ngo i, đặc biệt ở nh ng bệnh nhân dễ b ung thư da Thành ph n sulforaphane v i vai trò chất ho t động hóa học có th ho t hóa t o nên các keratin còn thiếu trong tế bào sừng cơ ản. Nó không giống như l p kính chống n ng ho t động như một tấm NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 13 Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại giá thể tới hoạt chất sinh học Glucosinolate (GLS) trong rau mầm họ cải ch n bằng cách hút, chặn và phát tán các tia tử ngo i, ho t chất này giúp thúc đ y việc sản xuất ezyme có khả n ng ng n ngừa nh ng tác h i do tia cực tím gây ra. d. Tác dụng chống ôxy hoá Không chỉ được biết đến là có thành ph n chống ung thư, các rau họ cải còn giúp cải thiện hệ miễn d ch ở người già và làm chậm quá trình lão hóa. Tiến trình chuy n h a trong cơ th sinh ra các sản ph m phụ là gốc tự do, nếu không ng n ngừa ho t động của gốc tự do này có th gây t n h i mô dẫn t i bệnh tật và tu i già. Sulforaphane tìm thấy trong một số rau thuộc họ cải có khả n ng ho t hóa nh ng gene và enzyme chống oxy hóa trong tế bào miễn d ch. Nh ng thành ph n này sẽ ng n các gốc tự do hủy ho i tế bào [1, 2, 4]. e. Đ y lùi tác h i của bệnh ti u đường Các nhà khoa học thuộc Đ i học Warwick (Anh) nghiên cứu và chứng minh sulforaphane - hợp chất c trong súp lơ c th giúp bệnh nhân m c bệnh ti u đường giảm ảnh hưởng của bệnh nên các m ch máu. Sulforaphane kích thích quá trình sản xuất nh ng enzyme bảo vệ m ch máu, đồng thời làm giảm nồng độ nh ng chất gây t n thương tế bào. Các chuyên gia t i Đ i học Warwick c ng ki m tra nh ng tác động của sulforaphaneđối v i tế bào m ch máu b t n thương ởi đường glucose - tác nhân gây bệnh ti u đường. Kết quả cho thấy sulforaphane làm giảm 73% số lượng phân tử glucose trong m ch máu, nhờ đó mà số lượng tế bào b t n thương c ng giảm đáng k . Các nhà nghiên cứu c ng nhận thấy sulforaphane kích ho t NRF2 - một lo i protein bảo vệ tế bào và mô kh i nh ng t n h i nhờ khả n ng kích ho t các tác nhân chống ôxi hóa và khử độc enzyme. Theo các chuyên gia, bệnh nhân ti u đường c nguy cơ m c các bệnh về tim cao gấp 5 l n so v i người kh e m nh [4]. g. Bảo vệ m t Các nhà nghiên cứu đã phát hiện sulforaphane, bảo vệ được m t kh i b t n thương do tia tử ngo i. Tế bào võng m c m t cực kỳ nh y cảm đối v i t n thương do các chất oxy hóa gây ra, nhất là nh ng chất do ánh sáng t o thành. Mặc dù, m t có khả n ng tự điều chỉnh giúp giảm các t n thương, song m t thường mất d n khả NGUYỄN VĂN TUẤN CA140130 14