CHƯƠNG 1.1 Tổng quan về tyrosynase và vai trò của nó 1.1 Tyrosynase Tyrosynase là một enzyme tham gia quá trình hình thành melanin, được phát hiện ở hầu hết các thực vật, nấm, động vật [1]. Tyrosynase là một trong ba loại enzyme thuộc polyphenol oxidase ( bao gồm tyrosynase, catechol oxidase, laccase), enzyme này chủ yếu tham gia vào hai quá trình chuyển hóa melanin chính [2, 3] (hình 1. Thứ nhất, sự hydroxyl hóa một monophenol thành diphenol (monophenol oxidase, cresolase hoạt hóa). Thứ hai, sự chuyển đổi một diphenol thành o-quinone tương ứng (diphenoloxidase, catecholase hoạt hóa).
O-quinone trải qua một số phản ứng để cuối cùng tạo thành melanin [4]. Cụ thể, theo sau hai phản ứng này là quá trình polyme hóa của các quione làm tăng sắc tố melanin, và các phản ứng này không có sự xúc tác của enzyme [5]. Khi cả hai phản ứng oxy hóa monophenol và diphenol diễn ra đồng thời, tỷ lệ của monophenol với diphenol là 1:10 hay lên tới 1:40 [6]. Chính thành phần melanin là nguyên nhân gây nên sự hình thành sắc tố tối màu [7].1 Phản ứng dưới xúc tác tyrosynase Cấu trúc tổng thể của tyrosynase được chia làm 3 phần: N-ternimal, C-ternimal và vị trí trung tâm hoạt động.
Tại vị trí trung tâm hoạt động là sự hiện diện của 2 ion đồng cùng với 6 histidine, mỗi nguyên tử đồng liên kết với 3 histidine (hình 1. 1 do an Hình 1.2 Cấu trúc tổng thể tyrosynase Mỗi enzyme có một trung tâm hoạt động nhất định và điều quan trọng để ức chế enzyme đó là làm cho trung tâm hoạt động đó bị bất hoạt đi. Đối với tyrosynase, ion hydroxyl ban đầu được liên kết với cả hai ion Cu2+. Quá trình oxy- hóa catechol dẫn đến tyrosynase rơi vào trạng thái deoxy, lúc này cả hai ion đồng đều bị khử thành Cu+.
Tiếp đến, trạng thái deoxy sẽ liên kết với phân tử O2 để trở thành trạng thái oxy khi cả hai nguyên tử oxi trong cấu hình peroxy đều liên kết với ion Cu2+. Tiếp đó, quá trình oxy hóa catechol bằng cơ chế oxy hóa phenolic góp phần làm cho ion đồng bị chuyển hóa thành Cu, lúc này tyrosynase bị bất hoạt [9]. Quá trình chuyển hóa tyrosynase được thể hiện trong hình 1. Qua đó cho thấy, trung tâm hoạt động của enzyme, ion Cu2+ bị bất hoạt hoặc ít nhất bị chuyển hóa sang dạng Cu+ nhờ sự có mặt của các nhóm hydroxy.
Theo một số nghiên cứu cho rằng, các hợp chất có khả năng ức chế enzyme này hiện này gồm có polyphenol, nhiều aldehyd và các hợp chất khác. Kubo và cộng sự (2000) [10] cho rằng tất cả các polyphenol chứa nhóm hydroxyl có khả năng ức chế tyrosynase là do chúng có khả năng tạo phức chelate tại trung tâm hoạt động của enzyme này. 2 do an Hình 1.3 Sơ đồ cơ chế chuyển hóa tyrosynase Gần đây, Badria và cộng sự (2001) [11] đã phát hiện rằng, flavonoid có chứa nhóm ketone có hoạt tính ức chế tyrosynase mạnh. Điều này có thể giải thích sự tương đồng của nhóm dihydroxyphenyl trong L-DOPA và nhóm ketone trong flavonoid.
Kết quả của nghiên cứu này cho thấy một nhóm chức đã ức chế tyrosynase mạnh và tiếp tục được kiểm tra trong việc chữa nám da. Trong nghiên cứu khác của Kubo và cộng sự năm 1994 [12] đã chỉ ra trong cấu trúc hợp chất, khi thêm nhóm hydroxy thì hoạt tính ức chế sẽ tăng nhưng khi thêm nhóm alkyl thì hoạt tính ức chế sẽ giảm. Bên cạnh đó, Lim và cộng sự 1999 [13] cũng đã cho rằng sự hiện diện của nhóm hydroxy ở vị trí para làm tăng khả năng ức chế 3 do an monophenolase và giảm hoạt động ức chế diphenolase và hoạt tính ức chế enzyme mạnh hay yếu do sự hiện diện của các nhóm hydroxy trong vòng.2 Cơ chế hình thành melanin Melanosis được biết đến là sự hình thành sắc tố tối màu chủ yếu ở vùng da và khớp, gây ra bởi quá trình oxy hóa enzyme của các hợp chất phenolic [12]. Cả hai amino acid: dihydroxyphenylalanine (DOPA) và tyrosine đều có thể đóng vai trò là cơ chất khởi đầu cho phản ứng melanosis [13].
Trong thực phẩm, sự hình thành các sắc tố tối màu (melanin) hay các điểm biến đen này không làm ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của sản phẩm nhưng làm cho người tiêu dùng cảm giác sản phẩm đã bị hư hỏng và điều đó dẫn đến việc sản phẩm bị loại bỏ và mất đi giá trị [14]. Melanin là sắc tố quan trọng nhất được tổng hợp thông qua quá trình melanosic và hoạt động của chúng quyết định yếu tố màu tóc và da [15]. Melanin được tiết ra bởi tế bào sắc tố phân bố ở lớp đáy của biểu bì. Vai trò của melanin là bảo vệ da khỏi tác hại của tia tử ngoại, đặc biệt là tia cực tím B bằng cách hấp thụ và tán xạ ánh sáng mặt trời và loại bỏ các gốc oxy hóa tự do.
Các rối loạn khác nhau ở da là kết quả của sự tích tụ quá mức sắc tố ở biểu bì. Có hai loại sắc tố melanin cụ thể là eumelanin (màu đen hoặc nâu) không tan trong hầu hết các dung môi, liên kết chặt chẽ với protein thông qua các liên kết đồng hóa trị và pheolmelanin (màu đỏ hoặc vàng) có bộ khung được tạo bởi các tiểu đơn vị là các benzothiazin và cũng liên kết chặt chẽ với protein thông qua các liên kết đồng hóa trị. Cả hai loại này đều ảnh hưởng đến sự biến đổi màu da và tóc ở người [16]. Trong cơ chế hình 1.3 thì tyrosine lần đầu tiên bị oxy hóa thành dopaquinone, hoặc là chu kì để cung cấp dihydroxyindole tiền chất của eumelanin tạo màu đen hoặc nâu hoặc phản ứng với cystein để tạo tiền chất của pheomelanin màu đỏ hoặc vàng[17].
Hoạt động của enzyme này dẫn đến việc sản xuất melanin dẫn đến tăng sắc tố của da và dẫn đến các rối loạn (đốm mất sắc tố trên da) và gây trắng tóc [18]. Cơ chế hình thành sắc tố melanin được chỉ rõ trong hình 1. Theo đó giai đoạn đầu tiên hình thành sắc tố là sự oxy hóa tyrosin thành dopaquinon. Dopaquinon dưới tác dụng 4 do an của glutathion tạo nên hợp chất đa chức cysteinyldopa.
Hợp chất đa chức này sau quá trình loại CO2 và H2O đóng vòng tạo nên alanyl-hydroxybenzothiazine rồi tạo nên pheo-melanin. Bên cạnh đó, dopaquinon chuyển hóa thành leukodopachrom rồi thành dopachrom. Hợp chất này dưới tác dụng của tautomerase tạo thành DHICA tiếp đó là indole-5,6-quinon-2- carboxylic acid. Trong trường hợp dopachrom loại bỏ nhóm chức _COOH thì hợp chất DHI được tạo thành và dưới tác dụng của tyrosynase sẽ tạo thành indole-5,6-quinon.
Hai hợp chất quinon này đã tạo nên eu-melanin.4 Cơ chế hình thành melanin [8] Như vậy, tyrosynase tham gia vào phản ứng đầu của quá trình hình thành sắc tố da melanin. Chính vì thế mà các chất ức chế tyrosynase đã và đang được sử dụng rất rộng trong điều trị các bệnh tăng sắc tố và trong mỹ phẩm như một yếu tố làm trắng da. Do vậy, việc tìm kiếm các chất ức chế tyrosinase ngày càng trở nên quan trọng trong các sản phẩm 5 do an thuốc và mỹ phẩm sử dụng để ngăn ngừa và điều trị rối loạn sắc tố.2 Tổng quan về bơ 1.1 Phân loại khoa học Bơ (Persea americana Mill.5) là loại trái cây có nguồn gốc từ Mexico và Trung Mỹ, được trồng hầu hết ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt [19]. Theo phân loại thực vật, bơ thuộc: • Giới (regnum): Plantae • Bộ (ordo): Laurales • Họ (familia): Lauraceate • Chi (genus): Persea • Loài (species): Persea americana Vỏ lụa Thịt bơ Hạt bơ Vỏ bơ Hình 1.2 Thành phần dinh dưỡng của bơ Bơ được biết đến là loại trái cây giàu chất dinh dưỡng.
Trong thành phần quả bơ, lượng nước chiếm khoảng 67 đến 78%, hàm lượng lipid dao động từ 12 đến 24%,hàm lượng carbohydrate dao động từ 0,8 đến 4,8%, hàm lượng protein dao động từ 1,0 đến 3,0% [20]. So với một số loại thực phẩm khác, dầu bơ chứa hàm lượng acid béo không bão hòa đơn cao (axit oleic và palmitoleic), lượng acid béo không bão hòa đa thấp (axit linoleic) và một 6 do an lượng đáng kể axit béo bão hòa (acid palmitic và stearic) [21]. Thành phần các acid béo khác nhau phụ thuộc vào từng loại giống, giai đoạn sinh trưởng và vị trí địa lý sinh trưởng của từng loại bơ. Trong thịt bơ, một lượng lớn khoáng chất được xác định như kali, natri, canxi, photpho và một số như sắt kẽm với thành phần ít hơn (bảng 1.
Bên cạnh đó, sự hiện diện của vitamin, chẳng hạn như carotene, vitamin E, retinol, acid ascorbic, thiamine, riboflavin, niacin, pyridoxine và acid folic, có ảnh hưởng rất tốt đối với sức khỏe con người [22]. Ngoài ra, bơ còn là một trong những loại thực phẩm giúp chống ung thư, chứa nhiều chất kháng oxy hóa mạnh như vitamin, chất khoáng, chất xơ và chất béo không bão hòa đơn [23].1 Giá trị dinh dưỡng của bơ trên 100g [24] Giá trị trên Giá trị trên Thành phần Đơn vị Thành phần Đơn vị 100g 100g Năng lượng kcal 160 Xơ tổng g 6.53 Chất khoáng Kali, K mg 485 Natri, Na mg 7 Phospho, P mg 52 Kẽm, Zn mg 0.64 Magie, Mg mg 29 Sắt, Fe mg 0.55 Canxi, Ca mg 12 Vitamin Vitamin C mg 10.738 Folate μg 81 Vitamin B6 mg 0.257 Vitamin A μg 7 Riboflavin mg 0.00 Vỏ và hạt bơ chứa nhiều hợp chất polyphenol là các hợp chất chuyển hóa thứ cấp 7 do an trong thực vật. Nhóm hợp chất này thể hiện những hoạt tính sinh học quan trọng như khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng viêm và ức chế sự phát triển của tế bào ung thư , có tác động tích cực lên tình trạng sức khỏe ở cả người và động vật [25]. Trong thành phần dinh dưỡng của hạt là nước 54.7%, tổng chất rắn hòa tan 3.5%, trong khi đó vỏ chứa 76.0% chất béo và 0.9% tổng chất răn hòa tan [26].
Cả vỏ và hạt bơ chứa carotenoid 0,815 mg/100g, hợp chất phenolic 410,2 mg/100g và flavonoid 21,9 mg/100g. Liên quan đến nồng độ vitamin C và E, giá trị cao nhất được tìm thấy 5,36 mg/100g vitamin E và 4,1 mg/100g vitamin C. Các hợp chất carotenoid, hợp chất phenolic và flavonoid được tìm thấy trong các phần phụ phẩm của bơ chứng minh rằng những sản phẩm phụ này có thể là một nguyên liệu thô hiệu quả cho các ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm [27]. Đối với quả bơ, phần thịt quả là phần dùng để ăn và chiết xuất tinh dầu bơ, mang lại nguồn lợi kinh tế cao.
Song song đó, vỏ và hạt bơ được xem là phụ phẩm không mang lại giá trị kinh tế, chúng được thải bỏ và một phần nhỏ được sử dụng làm giống.