Tài liệu ứng dụng enzyme trong chiết xuất các hợp chất sinh học và đa dạng hóa các sản phẩm từ tỏi (allium sativum)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ BÍCH NGA ỨNG DỤNG ENZYME TRONG CHIẾT XUẤT CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC VÀ ĐA DẠNG HÓA CÁC SẢN PHẨM TỪ TỎI ( Allium sativum) Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Mã số ngành: 604280 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2015 i LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập ở trường ngoài nỗ lực phấn đấu của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ sinh học và cán bộ phụ trách Phòng thí nghiệm đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi nhất về cơ sở vật chất, trang thiết bị để em hoàn thành tốt luận văn này. Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Huỳnh Ngọc Oanh đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình truyền đạt kiến thức, phương pháp nghiên cứu và động viên em trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thiện dần kiến thức đã học và hoàn thành luận văn. Cuối cùng em xin gởi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè luôn giúp đỡ động viên em trong suốt thời gian học tập. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 07 năm 2015 Nguyễn Thị Bích Nga i ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả và số liệu nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, nếu có gì sai sót tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. ii iii TÓM TẮT Chúng tôi nghiên cứu ứng dụng enzyme trong chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ tỏi (Allium sativum). Kết quả cho thấy, khi sử dụng enzyme thương mại Viscozyme với nồng độ 2% (v/w); pH bằng 5,5; nhiệt độ ủ 40oC; thời gian ủ 2 giờ thì tăng khả năng thu nhận hợp chất organosulfur (diallyl disulfide) từ tỏi lên gấp ba lần. Ứng dụng các thông số tối ưu của enzyme Viscozyme vào qui trình chế biến các sản phẩm tỏi, làm tăng hiệu suất thu nhận dịch ép tỏi, tinh dầu tỏi lên từ 1,5 – 2 lần cũng như tăng hoạt tính kháng oxy hóa gấp 4 lần, hoạt tính kháng khuẩn tăng 1,5 lần và hàm lượng phenolic tổng tăng gấp 6 lần so với mẫu không xử lý bằng enzyme. iii iv ABSTRACT We studied enzyme applications in extracting biological activity compounds from garlic (Allium sativum). Results showed that, when using commercial enzyme concentrations Viscozyme with 2% (v/w) ; pH 5.5 ; incubation temperature 40oC ; incubation time 2 hours, the acquisition increases organosulfur compounds (diallyl disulfide) from garlic to triple . Application optimization parameters of enzyme Viscozyme in the process products processed garlic, increase acquisition performance garlic juice , garlic essential oil up from 1.5 to 2 times as well as increased activity against oxidative folding 4 times , the antimicrobial activity increased 1.5 times and total phenolic content increased 6 times compared with samples not treated with an enzyme . iv v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................i LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... ii TÓM TẮT ................................................................................................................ iii ABSTRACT ..............................................................................................................iv MỤC LỤC .................................................................................................................. v DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................ix DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................x DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT......................................................................xi MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU......................................................................... 3 1.1. Giới thiệu chung về cây tỏi ........................................................................... 3 1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân loại ..................................................................3 1.1.2. Thành phần hóa học và một số hợp chất chính .......................................... 4 1.1.2.1. Thành phần hóa học ............................................................................. 4 1.1.2.2. Một số hợp chất chính .......................................................................... 5 1.1.3. Hoạt tính sinh học....................................................................................... 9 1.1.3.1. Hoạt tính kháng khuẩn ......................................................................... 9 1.1.3.2. Hoạt tính kháng nấm ............................................................................ 9 1.1.3.3. Hoạt tính kháng virus ......................................................................... 10 1.1.3.4. Hoạt tính chống ký sinh trùng ............................................................ 10 1.1.3.5. Hoạt tính kháng oxy hóa .................................................................... 10 1.1.3.6. Hoạt tính chống ung thư..................................................................... 11 1.1.3.7. Tác dụng hạ cholesterol ..................................................................... 11 1.1.3.8. Tác dụng hạ huyết áp ......................................................................... 11 1.1.3.9. Tác dụng hạ đường huyết ................................................................... 12 1.1.3.10. Ức chế kết tập tiểu cầu ..................................................................... 12 1.1.3.11. Điều hòa miễn dịch .......................................................................... 12 1.1.4. Các hình thức sử dụng tỏi:........................................................................ 12 v vi 1.2. Một số phương pháp chiết xuất thường dùng ................................................. 14 1.2.1. Ngâm ........................................................................................................ 14 1.2.2. Phương pháp chiết xuất ngấm kiệt ........................................................... 14 1.2.3. Phương pháp chiết tách ngược dòng ........................................................ 15 1.2.4. Chiết xuất bằng khí hóa lỏng siêu tới hạn ................................................ 16 1.2.5. Chiết dùng sóng siêu âm .......................................................................... 16 1.3. Ứng dụng enzyme trong chiết xuất các hợp chất sinh học ............................. 17 1.3.1 Giới thiệu về enzyme thương mại Viscozyme L....................................... 19 1.3.1.1.Đặc tính của enzyme Viscozyme L. ................................................... 19 1.3.1.2 Cơ chế xúc tác cho phản ứng thủy phân ............................................. 19 1.3.1.3 Hiệu quả của enzyme Viscozyme L.................................................... 20 1.3.1.4. Ứng dụng của enzyme Viscozyme L. ................................................ 21 1.3.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng enzyme trong chiết xuất trên thế giới và trong nước........................................................................................................... 21 PHẦN 2 : ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................ 24 2.1. Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu ................................................. 24 2.1.1. Nguyên liệu nghiên cứu ........................................................................... 24 2.1.2. Hóa chất và thiết bị................................................................................... 24 2.1.3. Nơi thực hiện nghiên cứu ......................................................................... 24 2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 24 2.2.1. Phương pháp vật lý ................................................................................... 24 2.2.2. Phương pháp hóa học ............................................................................... 25 2.2.3. Phương pháp hóa lý .................................................................................. 26 2.2.3.1. Đo quang phổ hấp thụ phân tử UV/VIS ............................................. 26 2.2.3.2. Phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ (GC/MS) .............................. 26 2.2.4. Phương pháp hóa sinh .............................................................................. 28 2.2.4.1. Xác định hàm lượng phenolic tổng .................................................... 28 2.2.4.2. Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa bắt gốc tự do ABTS..................... 28 2.2.5. Phương pháp vi sinh vật ........................................................................... 29 2.2.5.1.Nguyên tắc .......................................................................................... 29 vi vii 2.2.5.2. Một số đặc tính của vi khuẩn thử nghiệm kháng khuẩn .................... 29 2.3. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 31 2.3.1. Xác định phần trăm trọng lượng khô của tỏi............................................ 31 2.3.2. Phân tích sơ bộ thành phần hóa thực vật của tỏi Lý Sơn ......................... 31 2.3.3. Chiết xuất hợp chất từ tỏi: ........................................................................ 34 2.3.4. Các bước khảo sát chiết xuất hợp chất từ tỏi có bổ sung enzyme............ 34 2.3.5. Xây dựng qui trình xử lý tỏi tươi bằng Viscozyme..................................36 2.3.5.1. Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ enzyme thích hợp ...................... 37 2.3.5.2. Xác định ảnh hưởng của pH đến hoạt động của enzyme ................... 39 2.3.5.3. Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động của enzyme ........... 40 2.3.5.4. Xác định thời gian phản ứng thích hợp của enzyme .......................... 41 2.3.6. Thử nghiệm chiết diallyl disulfide, chế biến các sản phẩm (tinh dầu, dịch ép và bột tỏi) từ tỏi tươi có bổ sung Viscozyme ................................................ 42 2.3.6.1.Quy trình chiết diallyl disulfide từ tỏi sau khi xử lý bằng enzyme..... 42 2.3.6.2. Thu tinh dầu tỏi có sự hỗ trợ của enzyme Viscozyme ....................... 45 2.3.6.3. Thu nhận dịch ép tỏi có bổ sung enzyme ........................................... 46 2.3.6.4. Sản phẩm bột tỏi có bổ sung enzyme................................................. 49 2.4. Phương pháp xử lý số liệu .............................................................................. 50 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 51 3.1. Xác định hàm lượng nước trong tỏi Lý Sơn ................................................... 51 3.2.Phân tích sơ bộ thành phần hóa thực vật của tỏi Lý Sơn.................................52 3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến enzyme trong chiết xuất ........................ 55 3.3.1. Kết quả xác định nồng độ enzyme Viscozyme thích hợp ........................ 55 3.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xúc tác của enzyme ... 56 3.3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động của enzyme ..... 57 3.3.4.Kết quả khảo sát thời gian phản ứng của enzyme đến hiệu quả chiết xuất ............................................................................................................................ 58 3.4. Đánh giá hiệu quả của phương pháp chiết xuất diallyl disulfide so với phương pháp chiết xuất truyền thống.................................................................................. 60 3.4.1 Hiệu quả của enzyme trong chiết xuất diallyl disulfide ............................ 60 vii viii 3.4.2. Kết quả khảo sát khả năng bắt gốc tự do ABTS của dịch chiết tỏi .......... 61 3.4.2.1 Kết quả khảo sát khả năng bắt gốc tự do ABTS của dịch chiết tỏi với mẫu không xử lý bằng enzyme ....................................................................... 61 3.4.2.2 Kết quả khảo sát khả năng bắt gốc tự do ABTS của dịch chiết tỏi với mẫu có xử lý bằng enzyme ............................................................................. 61 3.5. Khảo sát hiệu quả sử dụng enzyme khi thu tinh dầu tỏi .................................62 3.5.1. Hiệu quả sử dụng enzyme khi thu tinh dầu tỏi......................................... 62 3.5.2. Phân tích hợp chất sulfide của mẫu tinh dầu tỏi Lý Sơn bằng phương pháp Sắc ký khí khối phổ (GC/MS) ................................................................... 63 3.6. Khảo sát hiệu quả sử dụng enzyme thu dịch ép tỏi ........................................ 65 3.6.1. Hiệu quả thu dịch ép tỏi ........................................................................... 65 3.6.2. Khả năng kháng khuẩn của dịch ép tỏi .................................................... 66 3.7. Khảo sát hiệu quả sử dụng enzyme khi thu sản phẩm bột tỏi ........................ 67 3.7.1. Đánh giá chất lượng bột tỏi thu được:..................................................... 67 3.7.2. Xác định lượng phenolic tổng của bột tỏi ................................................ 68 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 71 PHỤ LỤC ................................................................................................................. 78 viii ix DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Công thức cấu tạo Allicin ............................................................................ 6 Hình 1.2 Sơ đồ chuyển hóa hình thành Allicin ........................................................... 7 Hình 1. 3 Công thức cấu tạo Diallyl disulfide ............................................................ 7 Hình 1.4 Công thức Ajoene ........................................................................................ 8 Hình 1.5 Tác động của enzyme lên cấu trúc thành tế bào tỏi ................................... 20 Hình 2.1. Quy trình thu dịch chiết............................................................................. 32 Hình 2.2. Qui trình dự kiến chiết diallyl disulfide từ tỏi tươi ................................... 35 Hình 2.3 Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ enzyme thích hợp .............................. 38 Hình 2.4. Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH ................................................... 39 Hình 2.5 Thí nghiệm xác định nhiệt độ ủ thích hợp ................................................. 40 Hình 2.6 Thí nghiệm xác định thời gian phản ứng thích hợp ..................................41 Hình 2.7 Qui trình chiết diallyl disulfide từ tỏi tươi sau khi xử lý enzyme .............. 43 Hình 2.8. Các bước tiến hành thu nhận tinh dầu ....................................................... 45 Hình 2.9 Qui trình thu dịch ép tỏi ............................................................................. 47 Hình 2.10 Qui trình chế biến bột tỏi có bổ sung enzyme.......................................... 49 Hình 3.1.Kết quả xác định nồng độ enzyme Viscozyme thích hợp .......................... 55 Hình 3.2. Kết quả xác định ảnh hưởng của pH ......................................................... 56 Hình 3.3. Kết quả xác định ảnh hưởng của nhiệt độ ................................................. 57 Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng lên hiệu suất thu diallyl disulfide ..... 58 Hình 3.5. Quy trình xử lý tỏi tươi bằng enzyme ....................................................... 59 Hình 3.6. Kết quả GC/MS tinh dầu tỏi không có enzyme ........................................ 64 Hình 3.7 Kết quả GC/MS tinh dầu tỏi có enzyme ................................................... 64 Hình 3.8. Kết quả đường kính kháng khuẩn (mm) của hai mẫu dịch ép tỏi ............. 66 ix x DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học trong củ tỏi .................................................................5 Bảng 2.1.Các phản ứng hóa học định tính những nhóm hợp chất ............................ 33 Bảng 3.1. Kết quả xác định độ ẩm của tỏi ................................................................ 51 Bảng 3.2.Kết quả định tính các hợp chất hữu cơ trong tỏi Lý Sơn ........................... 53 Bảng 3.3. Kết quả chiết xuất Diallyl disulfide từ tỏi tươi có xử lý bằng enzyme..... 60 Bảng 3.4.Kết quả khả năng bắt gốc tự do của dịch chiết tỏi không có enzyme ....... 61 Bảng 3.5.Kết quả khả năng bắt gốc tự do của dịch chiết tỏi có enzyme .................. 62 Bảng 3.6. Kết quả hiệu suất chiết mẫu tinh dầu có và không có enzyme ................. 63 Bảng 3.7 Kết quả thu dịch ép tỏi mẫu có xử lý enzyme và không xử lý enzyme ..... 65 Bảng 3.8. Kết quả hàm lượng chất khô hòa tan của bột tỏi ...................................... 67 Bảng 3.9. Kết quả phenolic tổng của bột tỏi ............................................................. 68 x xi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABTS: 2,2 azino bis 3 ethybenzothiazoline 6 sulphonic acid AGE: Age garlic extraction DAS: Diallyl sulfide DADS: Diallyl disulfide DATS: Diallyl trisulfide FBG: Fungal beta glucanase LB: Lutina-Bertani MHA: Muler Hinton Agar MRSA: Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus OD: Mật độ quang rpm: round per minute (vòng/phút) SAC: S-allylcysteine SAMC: S-allylmercaptocysteine TCP: Total content phenolic (Lượng phenolic tổng) WHO: Tổ chức y tế thế giới xi Mở đầu MỞ ĐẦU Ai cũng biết rằng: ăn ở và mặc là nhu cầu không thể thiếu đối với con người. Chính vì thế chế biến món ăn ngon hỗ trợ cho sức khỏe luôn được khuyến khích đề cao. Gia vị là một phần không thể thiếu, về trực giác nó là chất điều vị giúp gia tăng hương vị, màu sắc và tăng sự hấp dẫn cho món ăn điều này một phần giúp cho sự tiêu hóa và hấp thụ thức ăn tốt hơn nhưng về sâu xa sử dụng gia vị là tận hưởng hoạt chất kháng sinh thực vật–phytolcid (fitolcid) có công dụng giúp cơ thể kháng khuẩn. Có thể thấy công dụng của mỗi loại gia vị luôn tồn tại trong kho tàng tri thức nhân gian và đã được khoa học chứng minh, trong số các gia vị đó có tỏi (Allium sativum). Tỏi (Allium sativum) được sử dụng trên toàn thế giới vì hương vị cay nồng của nó như là một gia vị. Con người đã sử dụng tỏi hơn 7000 năm. Nguồn gốc của tỏi từ Trung Á, được trồng và sử dụng nhiều nơi khác như khu vực Địa Trung Hải, Châu Phi, Châu Âu. Đặc biệt tỏi được sử dụng cho mục đích y học tại Ai Cập cổ [1]. Ở Việt Nam tỏi được trồng từ rất lâu đời và được trồng khắp mọi miền nhưng tập trung nhiều ở huyện Kim Môn (Hải Dương), Gia Lâm (Hà Nội), Lý Sơn (Quảng Ngãi), Ninh Thuận. Có nhiều công nghệ được đề nghị để chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ tỏi như dùng dung môi hữu cơ, phương pháp khai thác CO2 siêu tới hạn, dùng sóng siêu âm. Tuy nhiên việc sử dụng các dung môi hữu cơ có một số nhược điểm: mối nguy hiểm về sự an toàn (cháy, nổ), năng lượng đầu vào cao, chất lượng sản phẩm thấp, nguy hại môi trường, tồn dư dung môi hữu cơ trong sản phẩm [2]. Cùng với nhược điểm đó thì việc chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật có thể bị hạn chế do cấu tạo của tế bào thực vật. Để khắc phục những nhược điểm của phương pháp chiết xuất truyền thống, hạn chế do cấu tạo của tế bào thực vật (tỏi). Cũng như ứng dụng một phương pháp chiết xuất có thể tăng hiệu quả chiết xuất và tăng giá trị sinh học, chúng tôi chọn đề tài “ 1 Mở đầu Ứng dụng enzyme trong chiết xuất các hợp chất sinh học và đa dạng hóa các sản phẩm từ tỏi “ Mục đích nghiên cứu:  Khảo sát điều kiện hoạt động thích hợp của enzyme trong chiết xuất hợp chất từ tỏi.  Ứng dụng enzyme trong chế biến các sản phẩm từ tỏi  Đánh giá hoạt tính sinh học của sản phẩm tỏi. 2 Tổng quan tài liệu PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu chung về cây tỏi 1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân loại Cây tỏi có tên khoa học là Allium sativum L. Các gọi thường gặp là Tỏi ta (Việt Nam), Garlic (Anh, Mỹ), Ail (Pháp), Knoblauch (Đức) [3]. Tỏi ta là tên gọi cây tỏi được sử dụng thống nhất trên toàn lãnh thổ Việt Nam. Về phân loại thực vật tỏi thuộc: Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Liliopsida Phân lớp: Liliopsida Bộ: Asparagales Họ: Alliaceae Phân họ: Allioideae Tông: Allieae Chi: Allium Loài: A. sativum Cây tỏi thuộc loài thảo nhỏ, thân thực hình trụ, phía dưới mang nhiều rễ phụ, phía trên mang nhiều lá. Lá cứng, hình dải, thẳng dài 15 – 50 cm, rộng 1- 2,5 cm có rãnh khía, mép lá hơi ráp. Ở mỗi nách lá phía gốc có một chồi nhỏ sau này phát triển thành một tép tỏi, các tép này nằm chung trong một cái bao (do các bẹ lá trước đó tạo ra) thành một củ tỏi tức là thân hành (giò) của tỏi. Hoa xếp thành tán ở ngọn 3 Tổng quan tài liệu thân trên một cánh hoa dài 55cm hay hơn. Bao hoa màu trắng hay hồng bao bởi một cái mo dễ rụng tận cùng thành mũi nhọn dài. Củ tỏi có kích thước trung bình 2-4 cm, có màu trắng, mỗi củ có từ 12-20 tép tỏi [4].Tỏi thích hợp với nhiệt độ 60 độ đến 70 độ F, đất thông thoáng không ứ nước, có tính axit nhẹ. Tỏi được trồng rộng rãi khắp nơi trên thế giới, ở Việt Nam tỏi được trồng chủ yếu ở Lý Sơn (Quảng Ngãi), Ninh Thuận, Kim Môn (Hải Dương), Gia Lâm (Hà Nội). Cây tỏi Lý Sơn: Được trồng chủ yếu tại huyện đảo Lý Sơn, vùng đất được hình thành do quá trình hoạt động của núi lửa và do sự bồi đắp của cát biển. Củ tỏi Lý Sơn có kích thước nhỏ, tép tỏi vừa, màu trắng, mùi vị cay nồng, thơm, ăn xong có vị ngọt dịu nhẹ. Năm 2009, tỏi Lý Sơn được Cục Sở Hữu Trí Tuệ Việt Nam công nhận thương hiệu. Bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao áp (HPLC) với detector PDA đã xác định được hàm lượng allicin của tỏi Lý Sơn là 0,767% cao hơn tỏi ta (0,712%) và tỏi Trung Quốc (0,670%) [5]. Cao chiết toàn phần tỏi thu hái tại đảo Lý Sơn có tác dụng ức chế tăng cholesterol và triglycerid trong máu động vật thí nghiệm trên cả hai phương pháp tăng cholesterol nội sinh và ngoại sinh, tác dụng này mạnh hơn tỏi ta và tỏi Trung Quốc [6]. 1.1.2. Thành phần hóa học và một số hợp chất chính 1.1.2.1. Thành phần hóa học Về phương diện dinh dưỡng và trị liệu củ tỏi có tính sát trùng do có chứa các hợp chất sulfur, giúp tạo cảm giác thèm ăn do kích thích vị giác và trợ tiêu hóa[7]. Thành phần hóa học trong củ tỏi thể hiện trong bảng 1.1 4 Tổng quan tài liệu Bảng 1.1 Thành phần hóa học trong củ tỏi Thành phần hóa học (100g) Nước (%) 65 Protein (g) 6, 39 Lipid (g) 0, 5 Glucid (g) 1 Magie (mg) 25 Canxi (mg) 181 Phospho (mg) 153 Kẽm (mg) 1, 16 Kali (mg) 401 Mangan (mg) 1, 67 Natri (mg) 17 Vitamin C (mg) 31, 2 Selen (µg) 14, 2 Axit folic (Vitamin B9) (µg) 3 Vitamin B6(mg) 1, 23 Axit pantothenic (Vitamin B5) (mg) 0, 59 Niacin (Vitamin B3) (mg) 0, 7 Riboflavin(Vitamin B2) (mg) 0, 11 Thiamin (Vitamin B1) (mg) 0, 2 Betacaroten (µg) 5 1.1.2.2. Một số hợp chất chính a/ Allicin Năm 1947, Stoll và Seebeck đã phân lập được một amino acid chứa lưu huỳnh từ tỏi và đặc tên là alliin [8]. Bản thân alliin không có hoạt tính kháng khuẩn và tương đối bền. Vì alliin có hai nguyên tử bất đối nên có thể có bốn đồng phân quang học, 5 Tổng quan tài liệu nhưng trong tỏi chỉ thấy có một đồng phân (+) –S–allyl–L–cystein sulfoxide. Alliin là hợp chất đầu tiên được tìm thấy trong thiên nhiên chứa một nguyên tử lưu huỳnh và một nguyên tử carbon bất đối. Alliin có hàm lượng 5 đến 14 mg trong một gram tỏi tươi. Do có nhóm amin, carboxyl, liên kết đôi, nên alliin có khả năng phản ứng hóa học rất cao. Trong các điều kiện phản ứng khác nhau, alliin dễ dàng bị chuyển hóa để tạo ra các sản phẩm. Một trong những phản ứng chuyển hóa cơ bản và quan trọng nhất là sự tạo thành allicin dưới tác dụng của enzyme allinase [8]. Sự chuyển hóa này xảy ra cực kỳ nhanh ở nhiệt độ phòng chỉ trong vòng 10 giây. Allinase có mặt trong tỏi với lượng lớn khác thường đối với một enzyme, gồm ít nhất 10% protein tổng số của tép tỏi. Các tép tỏi chứa các lượng allinase và alliin xấp xỉ bằng nhau (10mg/g trọng lượng tươi). Điều này có thể giải thích rõ tại sao alliin lại chuyển hóa thành các thiosulfide quá nhanh khi tỏi được ép ra [9]. Hình 1.1 Công thức cấu tạo Allicin Ở điều kiện bình thường, trong các tế bào nguyên vẹn của tỏi, allinase và alliin bị tách biệt về mặt vật lý: các enzyme allinase tồn tại trong không bào trong khi alliin tồn tại ở tế bào chất. Tuy nhiên khi tép tỏi bị nghiền nát hoặc bị tổn thương, thì hai phân tử này có mặt ở cùng một nơi xảy ra phản ứng. Do đó cắt càng nhỏ hoặc càng đập nát, dịch tỏi có hoạt tính càng cao. Allicin là hợp chất có tính kháng sinh mạnh. Allicin không phải là cấu tử hiện diện tự nhiên trong tỏi mà nó được hình thành S-Allylcystein sulfocide hay alliin. Bản thân alliin không có tác dụng kháng khuẩn nhưng dưới tác dụng của enzyme allinase có sẵn trong tỏi sẽ tạo thành allicin – một ankyl thiosulfinate. Allicin có vai trò kháng khuẩn và kháng nấm. Quá trình chuyển hóa hình thành allicin được thể hiện trong sơ đồ sau. 6 Tổng quan tài liệu Hình 1.2 Sơ đồ chuyển hóa hình thành Allicin Alliin là một chất kết tinh, không màu, tan được trong nước và hầu như không mùi ; ngược lại Allicin là chất lỏng không màu, có mùi tỏi mạnh có khối lượng riêng (d= 1,112 g/cm3). Khi cho kết hợp với kiềm thì allicin tạo thành allyl disulfide kết tủa. Allicin khi kết hợp với cystein hoạt tính sinh học của nó không tồn tại do tạo nên chất mới, chất này không mang đặc tính giống allicin. b/ Hợp chất Diallyl disulfide Hình 1. 3 Công thức cấu tạo Diallyl disulfide Diallyl disulfide một hợp chất có tên gọi là organosulfur. Organosulfur là một chất lỏng màu vàng, không hòa tan trong nước và có mùi tỏi mạnh, có nhiệt độ sôi 138 o C -139oC và là hợp chất không phân cực nên chúng hòa tan tốt trong các dung môi không phân cực. Diallyl disulfide được tạo ra trong quá trình phân hủy của allicin, được hình thành khi nghiền tỏi và cây trồng khác họ Alliaceae. Hợp chât Diallyl disulfide khi tăng nhiệt độ sẽ phân hủy tạo ra hỗn hợp chứa nhiều cấu tử khác nhau. Diallyl disulfide có nhiều lợi ích sức khỏe bởi tính kháng khuẩn song nó cũng là một chất gây dị 7 Tổng quan tài liệu ứng. Trong công nghiệp thực phẩm, Diallyl disulfide được sử dụng để giữ mùi vị cho thịt, rau và trái cây. Thành phần hóa học của tỏi đã công bố ở tài liệu [7] có chứa allicin, diallyl disulfide, diallyl trisulfide, ajoene…Và cũng chứng minh được allicin, diallyl disulfide, ajoene… là những hợp chất có khả năng kháng khuẩn cao, có tính chất quyết định khả năng kháng khuẩn của dịch chiết tỏi. Mặt khác xét về mặt tính chất thì allicin là chất không màu, dễ bị oxy hóa làm cho hoạt tính kháng khuẩn giảm đi nhiều. Còn diallyl disulfide là chất có màu vàng, bền hơn allicin. Bằng phương pháp đo quang phổ có thể xác định được hàm lượng của diallyl disulfide ở bước sóng λmax= 240 nm [10]. c/ Hợp chất ajoene: Hình 1.4 Công thức Ajoene Ajoene là hỗn hợp của hai đồng phân E, Z – 4, 5, 9 – trithiadodeca – 1, 6, 11-triene – 9 oxide. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng ajoene có nhiều thuộc tính quan tâm trong y học hiện nay. Nó có chức năng như một chất chống oxy hóa, bằng cách ức chế superoxide. Ajoene cũng có khả năng chống huyết khối (chống đông máu), giúp ngăn chặn sự kết cụm của tiểu cầu hình thành cục máu đông, có khả năng làm giảm nguy cơ bệnh tim mạch và đột quỵ ở người. Ajoene cũng được biết là hợp chất có phổ kháng khuẩn rộng (kháng khuẩn và kháng nấm), là chất ngăn ngừa nhiễm nấm men (Candida albicans) hiệu quả. Ajoene thậm chí đã được chứng minh hiệu quả trong việc ức chế tăng trưởng tế bào khối ung thư [11]. 8