Đặt vấn đề Dứa (Ananas comosus (L.) thuộc họ bromeliaceae có nguồn gốc từ Paraguay là loại trái cây có giá trị dinh dưỡng cao đứng thứ ba trên thế giới chỉ đứng sau chuối và cây có múi (cam quýt) (Vrianty et al. Thịt qủa dứa có các hợp chất có hoạt tính sinh học cao như: mangan, vitamin A, B, (B1, B6, folates), C và các loại acid hữu cơ đặc biệt là malic acid, citric acid, folic acid, βcarotene, enzyme bromelain (Ramsden & Riley, 2014). Trong cơ thể của sinh vật (kể cả con người) luôn sản sinh ra các gốc tự do, các gốc tự do này dễ phản ứng với các gốc khác gần kề dẫn đến sự sản sinh các gốc tự do mới là nguyên nhân dẫn tới sự phá huỷ các bào quan và cấu trúc bên trong tế bào (đột biến). Đột biến là nguyên nhân dẫn đến sự thoái hóa tế bào làm xuất hiện các bệnh hiểm nghèo (Ghasemzadeh, 2012; Vrianty et al.
Các hợp chất kháng oxy hoá là những hợp chất làm chậm hoặc ngăn chặn được sự phát triển của các gốc tự do bảo vệ tế bào và cơ thể. Hệ thống kháng oxy hóa xảy ra trong cơ thể con người có thể làm sạch các gốc tự do, giữ cân bằng giữa quá trình oxy hóa và kháng oxy hóa. Đồng thời, những bất lợi của sự thoái hóa tế bào có thể được ngăn ngừa bằng cách bổ sung các chất kháng oxy hóa từ thực phẩm và dược liệu (Ghasemzadeh, 2012; Ha & Thu, 2009; Vrianty et al. Tyrosinase là enzyme chính trong con đường sinh tổng hợp melanin, là phức hợp các hạt sắc tố trong da, tóc, niêm mạc võng mạc, melanin bao quanh sợ trục thần kinh.
Nám da là hiện tượng gia tăng hàm lượng của melanin để bảo vệ da, giúp da chống lại tia cực tím (Bonesi et al. Kong et al., 2000; Pires et al. Vì thế, cấu trúc của tyrosinase và các chất ức chế tyrosinase được nghiên cứu với mục tiêu sàng lọc và tuyển chọn nguồn nguyên liệu trong ngành dược liệu và mỹ phẩm (Lai et al., 2018; Yuan et al. Những hoạt chất ức chế tyrosinase được tổng hợp bằng phương pháp hóa học chưa thật sự an toàn và hiệu quả.
Chính vì thế, vấn đề tìm kiếm các hợp chất ức chế tyrosinase từ thiên nhiên được nghiên cứu ở phạm vi sinh hóa để bước đầu chọn lọc nguyên liệu để ứng dụng vào lĩnh vực y học, công nghiệp thực phẩm, xử lý môi trường và mỹ phẩm (Lai et al., 2018; Yuan et al. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về khả năng kháng oxy hóa của cao chiết trích ly từ thịt quả, lá, vỏ quả dứa nhưng vẫn chưa có đánh giá tổng thể so sánh về khả năng kháng oxy hóa về cao chiết được trích ly từ nguyên liệu là lá, Chuyên ngành Công nghệ sinh học 1 Viện NC&PT Công nghệ sinh hoc Luận án Trường Đại học Cần Thơ thân, thịt quả và vỏ dứa. Đồng thời, có rất ít nghiên cứu về khả năng ức chế hoạt động tyrosinase của các loại cao chiết từ dứa. Nhiều năm gần đây những nghiên cứu về ức chế tyrosinase từ các hợp chất thiên nhiên được nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu.
Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu về khả năng ức chế tyrosinase của một số cao chiết củ cải trắng, cây huỳnh anh, vi tảo, nấm rơm, mít dai, hoa hòe, lá tía tô (Hưng, 2014; L. Loan et al., 2018; Mai & Mai, 2018; Phú, 2019; Trúc et al., 2020),… nhưng chưa có nghiên cứu về ức chế tyrosinase của cao chiết cây dứa. Ngoài ra, hàm lượng các hợp chất thiên nhiên, hoạt tính kháng oxy hóa và ức chế tyrosinase phụ thuộc nhiều vào các hợp chất khác nhau có trong tế bào từng loại cây, từng vùng sinh thái (đối với cây cùng loài), từng độ tuổi của cây (đối với cây cùng loài và cùng vùng sinh thái) thậm chí trên cùng một cây ở các bộ phận khác nhau thì hàm lượng và hoạt tính sinh học cũng không giống nhau. Mục tiêu của luận án là nghiên cứu về “Khả năng kháng oxy hóa và ức chế enzyme tyrosinase của cây dứa (Ananas comosus (L.2 Mục tiêu luận án Đánh giá khả năng kháng oxy hóa và ức chế enzyme tyrosinase của cao chiết từ dứa (Ananas comosus (L.) với mục tiêu khảo sát nguồn nguyên liệu tiềm năng từ cây dứa.3 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Khảo sát chọn vùng nguyên liệu và dung môi chiết xuất cao và định danh loài dứa vùng Tắc Cậu.
Nội dung 2: Khảo sát khả năng kháng oxy hóa (hoạt tính khử DPPH, hoạt tính khử ion Fe3+ thành ion Fe2+, hoạt tính khử ion Cu2+ thành ion Cu+) và khả năng ức chế tyrosinase của cao methanol dứa Tắc Cậu. Nội dung 3: Sắc ký tách phân đoạn cao chiết methanol vỏ dứa và khảo sát khả năng kháng oxy hóa và ức chế tyrosinase của cao phân đoạn có hoạt tính cao. Nội dung 4: Khảo sát khả năng ức chế sự sản sinh melanin của cao phân đoạn có hoạt tính cao từ cao chiết methanol F1 vỏ dứa trên dòng tế bào B16F10. Nội dung 5: Khảo sát các hợp chất trong cao phân đoạn F1 methanol vỏ dứa có khả năng kháng oxy hóa và ức chế tyrosinase thông qua phân tích phổ GC-MS.
Chuyên ngành Công nghệ sinh học 2 Viện NC&PT Công nghệ sinh hoc Luận án Trường Đại học Cần Thơ 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Đề tài nghiên cứu trên đối tượng cây dứa (lá, thân, thịt quả và vỏ quả) thu hái tại Tắc Cậu (vùng sinh thái Tây Sông Hậu) của tỉnh Kiên Giang.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu về khả năng kháng oxy hóa (được tiến hành bằng 3 phương pháp khử DPPH, khử ion Fe3+, khử ion Cu2+) và khả năng ức chế hoạt tính của enzyme tyrosinase của cao chiết từ lá, thân, thịt quả và vỏ cây dứa. Các nghiên cứu được thực hiện từ tháng 5/2018 đến tháng 1/2021 tại Viên nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học, Trường Đại học Cần Thơ và Trung tâm Quản lý thực hành thí nghiệm, Trường Đại học Kiên Giang.5 Ý nghĩa của nghiên cứu 1.1 Ý nghĩa khoa học Luận án cung cấp thông tin khoa học hữu ích về khả năng kháng oxy hóa và ức chế tyrosinase của cao chiết từ cây dứa với mục tiêu sử dụng nguyên liệu từ cây dứa cung cấp trong các ngành y dược học và hóa mỹ phẩm.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng sử dụng phụ phế phẩm trong công nghiệp chế biến dứa, điều chế cao chiết từ vỏ dứa sử dụng nguồn nguyên liệu trong y dược học giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời sẽ làm tăng giá trị sản phẩm của dứa trong ngành nông nghiệp canh tác dứa.6 Tính mới của luận án Luận án đã xác định lá, thân, thịt quả và vỏ dứa có hoạt tính kháng oxy hóa và ức chế hoạt động của tyrosinase. Cao chiết methanol vỏ dứa có hoạt tính kháng oxy hóa và ức chế hoạt động của enzyme tyrosinase cao. Kết quả nghiên cứu của luận án cung cấp thông tin cho ngành y dược và hóa mỹ phẩm.
Kết quả ức chế sự sản sinh melanin trên dòng tế bào hắc tố B16F10 của cao phân đoạn F1 tách từ cao methanol vỏ dứa mở ra hướng ứng dụng mới của phụ phế phẩm quả dứa trong y dược học (phòng và trị các bệnh có liên quan đến việc hình thành hắc tố melanin như Alzheimer, Parkinson, tàn nhang, nám da và những bệnh liên quan đến dòng tế bào u hắc tố). Chuyên ngành Công nghệ sinh học 3 Viện NC&PT Công nghệ sinh hoc Luận án Trường Đại học Cần Thơ Hình 1.1: Sơ đồ tóm tắt các nội dung nghiên cứu luận án Chuyên ngành Công nghệ sinh học 4 Viện NC&PT Công nghệ sinh hoc Luận án Trường Đại học Cần Thơ CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về cây dứa (Ananas comosus) 2.1 Nguồn gốc Dứa còn có tên khác như: thơm, khóm hay trái huyền nương. Dứa có tên khoa học (Ananas comosus (L.) thuộc họ Bromeliaceae chi Ananas, trong chi này có 6 loài, trong đó loài Ananas comosus là có giá trị kinh tế cao nhất. Dứa là một loại quả nhiệt đới có nguồn gốc từ Paraguay và được trồng phổ biến ở miền Nam Brasil, miền Bắc Argentina và rất nhiều nơi khác trên thế giới (Ogawa et al.
Dứa có tên tiếng anh gọi là Pineapple. Các nhà thám hiểm Tây Ban Nha thấy hình dáng ngoài của quả dứa giống chóp quả Thông nên đặt tên là “Pine”. Người Anh thêm chữ “apple” để nói rõ hơn về tính ngọt dịu của quả dứa (Li et al., 2014; Ogawa et al. Dứa là loại trái cây trồng phổ biến ở rất nhiều nước trên thế giới, là loại trái cây ưa chuộng đứng thứ ba trên thế giới, sau chuối và cây có múi (Ivanova et al., 2019; Ogawa et al.
Ở Việt Nam, dứa được trồng nhiều ở Phú Thọ, Ninh Bình, Lâm Đồng, Long An, Hậu Giang, Kiên Giang, Cần Thơ.2 Phân Loại Giới: Thực vật (Plantae) Ngành: Thực vật có hoa (Angiospermae) Lớp: Một lá mầm (Monocots) Nhánh: Thài lài (Commelinids) Bộ: Hòa thảo (Poales) Họ: Dứa (Bromeliaceae) Phân họ: Bromelioideae Chi: Dứa (Ananas) Loài: A.1: Cây dứa Ananas comosus Tên khoa học: Ananas comosus (L. Tên tiếng việt: dứa Dứa thuộc họ Bromeliaceae, có khoảng 2.794 loài, trong đó có 56 loài có ngưỡng thích nghi rộng về không gian sống như từ dạng sống trên mặt đất đến dạng thân leo, từ dạng ưa bóng râm đến nơi có nhiều ánh sáng, từ vùng khí hậu Chuyên ngành Công nghệ sinh học 5 Viện NC&PT Công nghệ sinh hoc Luận án Trường Đại học Cần Thơ nhiệt đới nóng ẩm, đến vùng cận nhiệt đới có khí hậu lạnh và khô (Dey & Chaudhuri, 2016; Ivanova et al. Ở Việt Nam dứa có ba nhóm phổ biến: Nhóm Queen Dứa thuộc nhóm Queen được trồng phổ biến ở Đồng Bằng Sông Cửu Long vì nó thích nghi với các điều kiện khí hậu đất đai có pH thấp, thuộc vùng phèn và chống chịu hạn tốt. Lá đầy gai và ngắn hơn nhóm Cayenne.
Trọng lượng trái trung bình 1 - 1,2 kg, khi chín cả vỏ và thịt quả có màu vàng, các giống tiêu biểu gồm: Golden Queen, Egyptian, Abachi, Balck Riplay, Green Riplay, Ruby, Singapore, Canning và Pernambuco (Hải, 2017). Nhóm Cayenne Giống tiêu biểu là Smooth Cayenne (Cayenne Lissa). Nhóm này có năng suất cao. Lá gần như không gai, chỉ có một ít gai ở chóp lá.
Quả to trung bình 2 - 2,5 kg, dạng hình trụ, mắc dẹp và cạn, thích hợp làm nguyên liệu cho chế biến và xuất khẩu. Vỏ trái khi chín có màu vàng nhạt đến vàng. Tuy nhiên, giống này chỉ phát triển tốt trên đất có pH trung tính và có sự đầu tư thâm canh cao (Hải, 2017).