Chương 1 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở khoa học 1. Tổng quan về cây gai xanh [1],[2],[7],[11] Hình 1. Cây gai xanh và củ của cây gai xanh[2] Mô tả thực vật Tên khoa học: Boehmeria nivea (L.) Gaud Tên đồng nghĩa : Urtica nivea L.
Tên khác: Gai tuyết, gai làm bánh (Kinh), trữ ma, bâu pán (Tày), co pán (Thái), chiểu đủ (Dao) Tên nước ngoài: Ramie grass, China grass, chinese silk – plant (Anh); ramie, ramie blanche, ramie de Chine, ortle de Chine argentee, ortie à feuilles blanches (Pháp) Họ : Gai (Urticaceae) Cây nhỏ, cao 1 – 2m. Thân cứng hóa gỗ ở gốc. Cành màu đỏ nhạt, phủ nhiều lông sát. Lá mọc so le, hình trái xoan hoặc hình trứng, gốc tròn hay hình tim, đầu thuôn nhọn, dài 7 – 15 cm, rộng 4 – 8 cm, lúc non phủ nhiều lông mềm ở cả hai LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 mặt, lúc già thì mặt trên nhẵn màu lục sẫm, mặt dưới lông trở thành trắng bạc, mép có răng hình tam giác, gân gốc 3, cuống lá mảnh, màu đỏ, có lông mềm, lá kèm hình dải nhọn, dễ rụng.
Cụm hoa cùng gốc hay khác gốc, ngắn hơn lá, mọc ở kẽ lá, xếp thành chùy đơn ở hoa cái hay hợp lại với nhau ở hoa cái và hoa đực, có khi tạo thành những túm dày đặc; cụm hoa đực nhiều hoa, nụ hình cầu có lông lởm chởm, lá dài 4, nhị 4, nhụy lép có dạng quả lê; cụm hoa cái hình cầu, mang nhiều hoa, bao hoa màu lục nhạt, hình trứng có lông, bầu giẹp, hình trái xoan, hơi có cánh. Quả bế, hình quả lê, có nhiều lông, hạt có dấu. Mùa hoa quả: tháng 11 – 1. Phân bố khắp cả nước, tuy nhiên phát hiện nhiều tại các vùng đồng bằng, miền núi của miền Bắc Việt Nam như: Cao Bằng, Lào Cai, Quảng Ninh, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Hà Tây, Hà Nội.
Chi Boehmeria Jacq gồm 75 loài, phân bố rải rác khắp các vùng miền nhiệt đới và cận nhiệt đới bắc bán cầu. Ở châu Á có 15 loài, trong đó Việt Nam có khoảng 10 loài. Gai là cây trồng tương đối phổ biến trong nhân dân để lấy lá làm bánh và rễ củ làm thuốc. Gai còn phân bố ở nhiều nước khác như Ấn Độ, Thái Lan, Lào, Trung Quốc, Campuchia và Nhật Bản.
Gai thuộc loại cây ưa ẩm và có thể hơi chịu bóng, sinh trưởng phát triển nhanh trong mùa mưa ẩm, đến mùa đông có hiện tượng rụng lá, hơi tàn lụi. Cây ra hoa hàng năm. Chưa quan sát được cây con mọc từ hạt. Song, gai lại có khả năng tái sinh vô tính khỏe bằng cách tái sinh cây chồi sau khi chặt và từ các đoạn thân, cành đem giâm xuống đất.
Bộ phận dùng Rễ củ gai thường gọi là trử ma căn. Rễ thu hái quanh năm, tốt nhất là vào mùa hạ hay mùa thu. Đào rễ rửa sạch đất cát, cắt bỏ rễ con, để nguyên hay thái phiến, dùng tươi hay phơi, sấy khô, Rễ hình trụ, thường cong queo dài 5 – 10 cm, đường kính 0,5 – 1,5 cm, mặt ngoài nâu sẫm, có những nếp nhăn dọc và sẹo của dễ con, dễ nẻ, vết bẻ màu vàng có xơ, không mùi, vị nhạt. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Lá gai dùng làm bánh hoặc nấu nước uống thanh nhiệt, giải cảm, ngoài ra hàm lượng protein trong lá rất cao được ứng dụng trực tiếp làm thức ăn gia súc để cung cấp hàm lượng đạm thực vật cho vật nuôi… Thân gai: Hàng năm, các nhà máy dệt của Việt Nam phải nhập khẩu hàng vạn tấn sợi gai để sản xuất vải.
Ngoài ứng dụng thân cây gai xanh để sản xuất vải may mặc, nó còn được ứng dụng tạo sợi đan lưới đánh cá và là cơ chất lý tưởng để nuôi trồng và sản xuất nấm ăn. Năng suất thân gai tươi thường 40 - 60 tấn/ha, cho 1.600 kg sợi khô và 500 - 1.200 kg sợi đã loại chất keo. Ở Philippin thu được 2.000 kg sợi khô/ha trong năm đầu và 3.500 kg sợi khô trong các năm tiếp theo. Các diện tích gai ở nhiều nước thường sau 7 - 20 năm mới phải phá đi để trồng lại.
Gai trồng để làm thức ăn gia súc, năng suất lá có thể đến 300 tấn tươi hay 42 tấn khô với 14 lần cắt trong 1 năm. Năng suất phụ thuộc nhiều vào tính chất thổ nhưỡng, cách chăm sóc và trồng giống. Các hoạt chất sinh học trong cây gai xanh và tính chất của chúng Lá cây gai xanh cũng thường được sử dụng trong các biện pháp dân gian như một thuốc lợi tiểu và chống sốt, và đã được cho là có tính chất hepatoprotective, chống oxy hóa, và chống viêm [12]. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng lá gai chứa kiwiionoside, rutin, uracil, axit 3-hydroxy-4-methoxy-benzoic, cholesterol, α- amyrin, nonacosanol, emodin, emodin-8-O-β-glucoside, physcion, polydatin, catechin , kali nitrat, β-sitosterol, epicatechin và epicatechin gallate.
nivea chứa một lượng lớn các hợp chất phenolic, có khả năng ức chế men chuyển đổi angiotensin I. Trong rễ của loài B. tricuspis có một số epicatechin dimers như (-) - epiafzelechin - (-) - epicatechin-4,8 (hoặc 6) -dimer, và (-) - epicatechin - (-) epicatechin- 4,8- (hoặc 6) –dimer, trong số đó epicatechin, epicatechin gallate, và rutin là các hợp chất polyphenolic được gọi là flavonoid, được biết đến với đặc tính chống oxy hóa, chống viêm, chống khối u, chống vi khuẩn, chống virus và chống dị ứng [12]. Rễ gai chứa acid chlorogenic, acid protocatechuic, acid cafeic, acid quinic, rhoifolin 0,7%, apigenin, rhoifolin khi thủy phân cho apigenin, glucose, rhamnose.
Ngoài ra, còn chứa β- sitosterol, daucosterol và acid 19α hydroxyl ursolic (CA, 126, 1997, 291739). Các polysaccharide thành phần chủ yếu gồm D- galctose , L – LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 rhamnose, D –arabinose, D – mannose, và D – galacturonic Me – ester. Bên cạnh polysaccharid, còn có một số oligosaccharid và monosaccharide. Các monosaccharide trong rễ cây là erythrose, heptose và một lượng nhỏ D – galactose, L – arabinose, acid D- galacturonic, melibiose, glucose và fructose, các polysaccharide, một số oligo saccharid và monosaccharide.
Các pectin với thành phẩn chủ yếu là acid D – galacuronic và dẫn chất mentyl ester của chúng, cùng với đường L – rhamnose, D – galactose, L – arabinose, L – fructose, D – glucose, D – manose và D – Xylose, các hemicelluloses với thành phần chính là glucomannan [11]. Tổng quan về gốc tự do và các chất chống oxi hóa 1. Giới thiệu về gốc tự do Gốc tự do là những nguyên tử hay phân tử mất đi một điện tử ở lớp vỏ ngoài cùng. Do thiếu một điện tử nên các phân tử hay nguyên tử này trở nên không ổn định và dễ dàng phản ứng với các phân tử/nguyên tử lân cận khác để trở nên bền vững, kết quả tạo ra một loạt gốc tự do mới [15].
Phân loại: gốc tự do được tạo ra từ nguyên tử oxy (reactive oxygen species – ROS) như superoxide (O2-•) hydroxyl (OH•), peroxyl (ROO•), lipid peroxyl (LOO•); và từ nguyên tử nitơ (Reactive nitrogen species) như nitric oxide (NO•) và nitrogen dioxide (NO2•). Ngoài ra các phân tử không phải là gốc tự do như hydroperoxide (H2O2), ozon (O3), oxy phân tử (O2), axit hypochoric (HOCl), axit nitric (HNO2), chúng được gọi những chất oxi hóa do dễ dàng tạo ra các phản ứng sinh gốc tự do trong tế bào [15]. Gốc tự do nội sinh được tạo ra từ các phản ứng enzyme trong tế bào liên quan đến hoạt động hô hấp, thực bào, tổng hợp prostaglandin và hoạt động chuyển hóa của hệ enzyme cytochrome P450. Các trường hợp sinh ra gốc tự do nội sinh như hoạt động của tế bào miễn dịch, viêm, căng thẳng, tập thể dục quá sức, thiếu máu cục bộ, nhiễm trùng, ung thư và lão hóa.
Ngược lại gốc tự do sinh ra không liên quan đến hoạt động của các enzyme mà do phản ứng của oxy với các hợp chất hữu cơ hoặc do các phản ứng phophoryl hóa xảy ra ở ty thể gọi là gốc tự do ngoại sinh. Nguồn gốc của các gốc tự do ngoại sinh từ không khí, nước bị ô nhiễm, khói thuốc, rượu, kim loại nặng (Cd, Hg, Pb, Fe, As), thuốc kháng sinh (gentamycin, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 bleomycine), thuốc ức chế miễn dịch (cyclosporine, tacrolimus), thịt hun khói, dầu mỡ cháy, phóng xạ [15]. Vai trò của gốc tự do: Ở mức thấp và vừa, gốc tự do là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể, tạo ra các chất màu melamine cần cho thị giác, góp phần sản xuất axit béo không bão hòa có tác dụng ngăn ngừa nhiễm trùng, tăng cường miễn dịch. Tuy nhiên ở nồng độ cao nó sẽ gây ra sự phá hủy cấu trúc tế bào và là nguyên nhân của các bệnh mạn tính và thoái hóa như ung thư, hen, lão hóa, rối loạn miễn dịch, tim mạch và thoái hóa tế bào thần kinh (Alzheimer, Parkinson), trầm cảm, thoái hóa khớp [15].
Các chất chống oxi hóa Khi gốc tự do bị dư thừa cơ thể có cơ chế bảo vệ bằng cách sản sinh ra các chất để trung hòa các gốc tự do gọi là các chất chống oxi hóa. Chất chống oxi hóa gồm enzyme chống oxi hóa tương ứng với các gốc tự do như superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx) và glutathione reductase (GRx); các chất chống oxi hóa không có hoạt tính enzyme gồm chất chống oxi hóa chuyển hóa (còn được gọi là chất chống oxi hóa nội sinh được sinh ra bởi quá trình chuyển hóa trong cơ thể như axit lipoid, glutathione, L-ariginine, coenzyme Q10, melatonin, acid uric, bilirubin, …) và chất chống oxi hóa dinh dưỡng (là chất chống oxi hóa ngoại sinh không được sản xuất trong cơ thể phải cung cấp từ thực phẩm hay bổ sung như vitamin E, vitamin C, carotenoids, flavonoid, omega-3, omega-6, các nguyên tố: manganm kẽm, selen) [16]. Định nghĩa thực phẩm chức năng Tại Mỹ: Thực phẩm chức năng (thực phẩm bảo vệ sức khỏe): là thực phẩm mang đến nhiều lợi ích cho sức khỏe, là bất cứ thực phẩm nào được thay đổi thành phần qua chế biến hoặc có các thành phần của thực phẩm có lợi cho sức khỏe ngoài thành phần dinh dưỡng truyền thống của nó. Hiệp hội thông tin thực phẩm quốc tế (IFIC): Thực phẩm chức năng là thực phẩm mang đến những lợi ích cho sức khỏe vượt xa hơn cơ bản.
Tại Úc: Thực phẩm chức năng là thực phẩm: - Có tác dụng đối với sức khỏe hơn là các chất dinh dưỡng thông thường. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 - Gần giống như các TP truyền thống nhưng nó được chế biến để cho mục đích ăn kiêng hoặc tăng cường các chất dinh dưỡng để nâng cao vai trò sinh lí của chúng khi bị giảm dự trữ. - Được chế biến, sản xuất theo công thức chứ không phải các thực phẩm có sẵn trong tự nhiên.