Luận án nghiên cứu công nghệ thu nhận một số hợp chất có hoạt tính sinh học từ hai loài nấm thượng hoàng phellinus igniarius và phellinus nilgheriensis ở việt nam ứng dụng trong thực phẩ

Nghiên cứu công nghệ thu nhận hợp chất sinh học từ nấm thượng hoàng Phellinus igniarius và Phellinus nilgheriensis tại Việt Nam, ứng dụng trong thực phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Tân Thành
• Người hướng dẫn: PGS. TS Tôn Thất Minh
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ thu nhận hợp chất sinh học từ nấm Phellinus ở Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Nấm Thượng hoàng, thuộc chi Phellinus, là một loại nấm quý hiếm với nhiều ứng dụng trong y học và thực phẩm. Nấm này chứa nhiều thành phần hóa học có lợi như acid amin, vitamin, và các hợp chất có hoạt tính sinh học. Nghiên cứu cho thấy nấm Thượng hoàng có khả năng chống ung thư và hỗ trợ hệ miễn dịch. Việc khai thác và ứng dụng các hợp chất sinh học từ nấm này là cần thiết để phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng. Theo thống kê, sản lượng nấm Phellinus trên thế giới rất hạn chế, chủ yếu từ thu hái hoang dã. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ nuôi trồng nấm Thượng hoàng tại Việt Nam là một hướng đi tiềm năng.

1.1. Lợi ích của nấm Thượng hoàng

Nấm Thượng hoàng không chỉ được sử dụng trong y học mà còn trong sản xuất thực phẩm chức năng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nấm này có thể giúp giảm cholesterol, đường huyết, và tăng cường sức khỏe tổng thể. Nghiên cứu của TS Chihara cho thấy nấm Phellinus linteus có tỷ lệ ức chế tế bào ung thư cao nhất trong số 27 loại nấm. Điều này chứng tỏ giá trị của nấm Thượng hoàng trong việc phát triển các sản phẩm hỗ trợ sức khỏe.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là xây dựng cơ sở dữ liệu về thành phần dinh dưỡng và hóa học của hai loài nấm Thượng hoàng, Phellinus igniarius và Phellinus nilgheriensis. Nghiên cứu sẽ đề xuất quy trình công nghệ tối ưu cho việc chiết xuất và sấy phun dịch chiết từ nấm. Việc này không chỉ giúp nâng cao giá trị kinh tế của nấm mà còn tạo ra các sản phẩm thực phẩm chức năng có lợi cho sức khỏe. Các kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quý giá cho các nhà khoa học và doanh nghiệp trong lĩnh vực chế biến thực phẩm.

2.1. Xây dựng quy trình công nghệ

Quy trình công nghệ chiết xuất và sấy phun sẽ được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất cao nhất trong việc thu nhận các hợp chất sinh học từ nấm. Nghiên cứu sẽ khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất như tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, nhiệt độ, và thời gian chiết xuất. Mục tiêu là phát triển quy trình có thể áp dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm chức năng từ nấm Thượng hoàng.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Kết quả nghiên cứu sẽ làm phong phú thêm cơ sở dữ liệu về thành phần dinh dưỡng và hóa học của nấm Thượng hoàng tại Việt Nam. Việc phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất sinh học từ nấm sẽ mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực dược liệu. Hơn nữa, các sản phẩm được phát triển từ nấm Thượng hoàng sẽ có khả năng hỗ trợ sức khỏe, góp phần vào việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

3.1. Đóng góp cho phát triển kinh tế

Các sản phẩm từ nấm Thượng hoàng có thể tạo ra giá trị kinh tế cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về thực phẩm chức năng. Việc phát triển công nghệ chế biến nấm sẽ không chỉ giúp nâng cao giá trị sản phẩm mà còn tạo ra cơ hội việc làm cho người dân địa phương. Điều này phù hợp với xu thế phát triển bền vững và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN 1. NẤM THƯỢNG HOÀNG Chi Phellinus thuộc họ Hymenochaetaceae phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới châu Mỹ, châu Phi và Đông Á (đặc biệt là Trung Quốc, Việt Nam, Nhật Bản, Hàn Quốc), ở Việt Nam có khoảng 26 loài. Chúng được sử dụng để phòng và chữa rối loạn chức năng tiêu hóa, tiêu chảy, xuất huyết, dị ứng, bệnh tiểu đường và ung thư [155]. Trong các nghiên cứu nhằm sử dụng nấm Phellinus vào phương pháp điều trị trong Tây y, nhiều nhà nghiên cứu đã nghiên cứu hoạt tính sinh học của các dịch chiết từ quả thể (hoặc sợi nấm) của nấm Phellinus ở in vitro và in vivo [155].

Nhiều báo cáo khoa học đã tập trung vào hoạt tính sinh học của các loài nấm này [114], [115], [133] trong khi các phân đoạn và xác định các hợp chất có hoạt tính sinh học, chức năng chống ung thư, và các cơ chế dược lý của P. linteus đã được báo cáo tổng kết năm 2008 [155]. Đây là tổng quan đầy đủ các tài liệu tham khảo từ năm 1999 đến tháng 6 năm 2011 về tinh chế các sản phẩm tự nhiên và khả năng ứng dụng chữa bệnh của loài P. linteus, đặc biệt là hợp chất có phân tử lượng nhỏ có hoạt tính sinh học, cũng như các tác dụng dược lý chống ung thư, tăng cường hệ miễn dịch, chống oxy hóa, kháng viêm, chống tiểu đường và hoạt tính kháng khuẩn.

Chi Phellinus có một số loài (P. igniarius) đã được dùng trong việc chữa bệnh ung thư, tiểu đường, nhiễm trùng do vi khuẩn và virus, và viêm loét [80], [81]. linteus được sử dụng như một thành phần bổ sung vào các loại thực phẩm ở khu vực Đông Á [155]. Các nghiên cứu về sự phân lập các hợp chất polysaccharide và protein- polysaccharide, steroid, terpenoid, flavone, styrylpyrone, furane và polychlorinat.

Trong vài thập kỷ qua, một số lượng lớn các hợp chất hóa học đã được phân lập nấm Phellinus. Thành phần chính của chúng là các polysaccharide - thành phần chính gây ra hoạt động chống ung thư của nấm Phellinus. Ngoài ra còn có các thành phần khác như flavones, coumarins, ergosterols, acid agaricic, acid béo, triterpenes, acid aromatic, acid amin, oxidase xylose, urease, catalase, esterase, sucrase, men lactase cellulase. Vị trí nấm thượng hoàng trong phân loại nấm học Theo tác giả Trịnh Tam Kiệt (2011) [15], nấm Thượng hoàng thuộc: Ngành: Basidiomycota Lớp: Basidiomycetes Bộ: Hymenochaetales Họ: Hymenochaetaceae Chi: Phellinus 5 Theo thống kê thì có hơn 150 loài nấm thuộc chi Phellinus như: P.

Đặc điểm hình thái quả thể của nấm thượng hoàng Quả thể của các loại nấm này thường có kích thước khoảng 7-10 x 11-15 x 5-8 cm, nhiều năm, không cuống, dạng quạt đến thon dài, gỗ cứng. Mặt trên có màu nâu hạt dẻ, có khi có lông mịn, mờ. Nấm thượng hoàng thường mọc ở những vùng rừng sâu núi cao hiểm trở, các khu rừng nguyên sinh, tuổi nấm có khi đến vài chục năm. Loài nấm này thường phát triển trên thân hoặc gốc cây dâu tằm.

Quả thể nấm Phellinus igniarius (Nguồn http://www.com/phellinus-igniarius.html) Theo y học phương Đông, nấm thượng hoàng có khả năng điều hòa miễn dịch mạnh và tăng chức năng miễn dịch. Nấm cũng hiệu quả đối với nhiều bệnh, bao gồm việc tăng lưu thông máu, ngăn ngừa và điều trị bệnh tim, tăng khả năng giải độc và bảo vệ gan, chống lại bệnh dị ứng và tiểu đường, giảm căng thẳng. Đặc biệt, nấm thượng hoàng có công dụng chống ung thư mạnh và ngăn ngừa sự phát triển của khối u [155]. Dịch chiết nước nóng của 27 loài nấm thì nấm thượng hoàng cho tỉ lệ ức chế các khối u là cao nhất 96,7% so với nấm mèo là 42,6%, nấm vân chi là 77,5%, nấm linh chi là 64,9% [28].

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NẤM THƯỢNG HOÀNG 1. Một số thành phần dinh dưỡng trong nấm thượng hoàng Các nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng của nấm Thượng hoàng cho thấy đây là một loại nấm có giá trị dinh dưỡng và có nhiều hợp chất có chứa hoạt tính sinh học. Tuy 6 nhiên, phụ thuộc vào vị trí địa lý, tuổi đời của nấm nên hàm lượng của các thành phần này có sự khác nhau. Các nghiên cứu về hợp chất có hoạt tính sinh học trong nấm thượng hoàng thì tương đối nhiều nhưng nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng trong nấm thượng hoàng thì còn ít.

Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng của một số loại nấm thượng hoàng ở Hàn Quốc được thể hiện qua bảng dưới đây: Bảng 1. Thành phần dinh dưỡng của quả thể nấm thượng hoàng P. [148] Thành phần Phellinus igniarius Phellinus linteus Độ ẩm 16,0 ± 1,28% 15,2 ± 1,20% Protein thô 5,6 ± 0,11% 5,4 ± 0,10% Chất béo thô 1,3 ± 0,07% 0,3 ± 0,07% Chất sợi thô 7,9 ± 0,52% 6,8 ± 0,39% Chất tro 2,2 ±0,04% 4,6 ± 0,01% Chất hòa tan không chứa nitơ 67,1 ± 0,59 % 67,7 ± 0,22% Na 0,8 ± 0,3µg/g 2,6 ± 0,1µg/g Mg 5,1 ± 0,1µg/g 1,0 ± 0,1µg/g K 44,0 ± 2,8µg/g 130,6 ± 5,0µg/g Ca 14,8 ± 2,8µg/g 118,1 ± 15,1µg/g Mn 0,6 ± 0,0µg/g 0,6 ± 0,0µg/g Fe 1,0 ± 0,0µg/g 1,0 ± 0,4µg/g Cu 0,3 ± 0,0µg/g 1,0 ± 0,0µg/g Zn 0,2 ± 0,0µg/g 1,0 ± 0,0µg/g Hàm lượng chất khô thu hồi khi 7,1 ± 1,6 % 13,9 ± 1,6% tách chiết bằng nước Thành phần, hàm lượng acid amin và kim loại trong quả thể nấm thượng hoàng (Phellinus linteus) của nhóm nghiên cứu Lee và cộng sự được thể hiện ở bảng 1.3 sau đây: Bảng 1. Thành phần và hàm lượng acid amin trong quả thể nấm thượng hoàng Phellinus linteus (mg/100g nấm khô) [88] Acid amin Dịch chiết ethanol Dịch chiết nước (mg/100g nấm khô) (mg/100g nấm khô) Alanine 1329 2598 Arginine 479 1384 Asparagine 6137 5169 Aspartic acid 778 1762 Glutamic acid 802 1719 Histidine 471 642 Proline 627 520 7 Leucine 561 979 Lysine - 865 Methionine 511 600 Phenylalanine 662 1368 H-Proline 615 997 Serine 479 2066 Theronine 448 972 Tryptophan 540 3891 Tyrosine 482 892 Valine 553 1098 Bảng 1.

Thành phần khoáng và kim loại trong quả thể nấm thượng hoàng P. linteus [86] Thành phần/chỉ tiêu Dịch chiết ethanol Dịch chiết nước Kim loại (mg/100g nấm khô) Mg 5,7 26,3 Ca 1,5 23,5 K 90,6 239,5 Si 0,5 3,8 Al 0,31 0,02 P 57,3 137,1 Fe 1,0 1,8 B 0,11 1,37 Mn 0,09 1,88 Cu 0,01 1,85 Na 5,1 39,3 Ni 0,08 0,28 Zn 0,07 2,08 Thành phần dinh dưỡng (%) Carbohydrate 75,04 83,82 Protein thô 6,11 10,9 Chất béo thô 15,86 0,96 Chất tro thô 2,98 4,32 1. Các nhóm chất trao đổi bậc 2 trong nấm thượng hoàng 1. Polysaccharide và protein-polysaccharide Hoạt tính của các polysaccharide phân lập từ Phellinus có khả năng điều hòa hệ miễn dịch [68], [85], [86], [87], [107], [123].

Các nghiên cứu cho thấy hoạt tính này của P. linteus chống lại sự hình thành khối u. 8 Từ dịch chiết nước chứa polysaccharide (PIP) từ sợi nấm P. Cấu trúc của PIP1 được xác định gồm các monosaccharide của glucose, galactose, và mannose.

Tỉ lệ mol là 3. Khối lượng phân tử 17 kD. Một heteropolysaccharide mới PIP60-1 (1) được phân lập từ quả thể nấm P. igniarius có khối lượng phân tử 17.1 kDa và thành phần gồm L-fucose, D-glucose, D- mannose, D-galactose và 3-O-Me-D-galactose với tỉ lệ 1:1:1:2:1 [147].

Từ dịch chiết nước của quả thể P. ribis đã phân lập được một polysaccharide là PRP (2) [95]. Ngoài ra, từ dịch chiết nước của P. igniarius còn phân lập được một heteropolysaccharide là PISP1 (3).

Nó có thành phần bao gồm fucose, galactose, mannose, và 3-O-Me-galactose với tỉ lệ 1:2:1:2. PIP60-1 (1) PRP (2) PISP1 (3) Ge và cộng sự [39] đã phân lập được một polysaccharide hòa tan trong nước có tên là PBF6. 3-O-metyl-galactose lần đầu tiên được phân lập bởi Yang và cộng sự [149]. Từ quả thể của nấm P.

linteus bằng cách sử dụng sắc ký ion, sắc ký khí kết hợp với quang phổ 9 khối và NMR. Ge và cộng sự đã xác định một polysaccharide, có tên là PBF1, có khung của D-glucopyranosyl liên kết β-(1→6) với một D-glucopyranosyl liên kết β-(1→3). Một hợp chất khác gọi là PBF2 chứa khung β-(1 →6)-D-glucopyranose [40]. Kim và cộng sự [67] đã phân lập một acid proteoglycan từ P.

linteus bằng phương pháp sắc ký anion cellulose DEAE. Phân tích thêm cho thấy proteoglycan gồm 72,2% polysaccharides và 22,3% protein và phần polysaccharide chủ yếu bao gồm mannose, galactose, glucose, arabinose cũng như xylose và phần protein chứa rất nhiều acid glutamic…Một fucoglucan, PBF4 bao gồm L-fucose và D-glucose (1:4) đã được phân lập từ quả thể của nấm P. linteus, các hợp chất này có hoạt tính kích thích khả năng miễn dịch, hoạt tính chống ung thư và khả năng quét các gốc tự do. Cấu trúc thông tin cho thấy nó chứa bộ khung α- (1→4)-D-glucopyranose với một α-(1→2) -L-Fucp [40].

Steroid Nhóm nghiên cứu của Wu et al. [145] đã nghiên cứu thành phần hoá học của môi trường lỏng và sợi nấm của P. linteus bằng cách sử dụng phương pháp sắc ký. Xác định được bốn steroid bao gồm homopregnene (3R, 4S, 5S, 17R, 20R-3, 17,20-trihydroxy-4- methylpregn-8-en-7-one) và ba dẫn chất heptanorergosterane (phellinignincisterol A (4), phellinignincisterol B (5), phellinignincisterol C (6), và chín sesquiterpene tremulane gồm (+) - (3S, 6R, 7R) -tremulene-6, 11, 12-triol, (+) - (3S, 6S, 7S, 10S) -tremulene-10, 11, 12 (2S, 3S, 6S, 7S, 9R) -tremul-1 (10) - (3S, 6R, 7R, 10S) -tremulene-6, 10, (2S, 3S, 6S, 7S, 9S) -tremul-1 (10) -ene-11, 12, 15-triol, (-) - (2R, (2S, 3S, 4S, 6S, 7S) -tremul-1 (10) -ene (3S, 6S, 7S, 9R) -tremul-1 (10) -ene 11, 12, 14-triol; -4, 11, 12-triol, (+) - (2S, 3R, 6S, 7S) - tremul-1 (10) -ene-2, 12-diol; (+) - (1R, 6S, 7S) tremul-2-ene-12 (11) -lactone cũng như một số hợp chất khác đã được phân lập từ quả thể P.

Năm 1969, Efimenko công bố phân lập được ergosterol (7) từ P. abietis [34], Sau đó, nhiều công trình công bố phân lập được các steroid khác từ Phellinus. Năm 2006, Đặng Ngọc Quang và cộng sự đã phân lập được một steroid mới là 25- hydroxy-ergosta-7,24(28)-dien-3-β-ol (8), có tên gọi là phellinol, cùng với senexonol (9) và ergosta-4,6,8(14),22-tetraen-3-one (10) [113], các hợp chất này có khả năng ức chế các lopopolysaccharide và dùng để sản xuất nitric oxide. Phellinignincisterol A (4) Phellinignincisterol B (5) Phellinignincisterol C (6) 10 Ergosterol (7) 25-hydroxy-ergosta-7,24(28)-dien-3 β-ol (8) Năm 2007, các steroid bao gồm episterol (11), dehydroperoxide ergosterol (12), ergosterol peroxide (13), 6-O-methyl cerevisterol (14) phân lập từ loài P.

Senexonol (9) Ergosta-4,6,8(14),22-tetraen-3- Episterol (11) one (10) Dehydroperoxide ergosterol Ergosterol peroxide (13) 6-O-methyl cerevisterol (14) (12) Năm 2009, 5-ergosta-7,22-diene-3-one (15) được công bố phân lập từ loài P. gilvus bởi Liu và các cộng sự, hợp chất này có hoạt tính hạ đường huyết [94]. Ở Việt Nam, Lê Mai Hương và cộng sự đã phân lập từ P. adamantinus tại vườn quốc gia Cúc Phương được 4 hợp chất steroid: ergosta-4,6,8(14),22-tetraen-3-on (10), ergosta-4,7,22-trien-3,6-dion (16), ergosterol peroxide (13), cerevisterol (ergosta-7,22E- diene-3β,5α,6β-triol) (17) được tìm thấy lần đầu tiên ở chủng nấm này.

Chất ergosterol peroxide có hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào ung thư cơ vân (RD) và hoạt tính kháng chủng vi khuẩn tụ cầu vàng Staphylococcus aureus [55].