CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Hợp chất flavonoid trong tự nhiên Flavonoid là những hợp chất phenol thực vật có chứa 15 nguyên tử cacbon trong phân tử. Người ta cũng có thể coi flavonoid là dẫn xuất của croman và cromon thuộc nhóm phenyl propan vì chúng có chứa khung cacbon C6 - C 3 R R R (trong đó, anthocyanin, leucoanthocyanin, catechin là dẫn xuất của croman, còn R các hợp chất còn lại trong đó có isoflavone đều là sản phẩm ngưng tụ của cromon với một nhóm phenol ngoại) [12]: Flavonoid là nhóm hợp chất hữu cơ tự nhiên, tạo màu cho hoa, quả, cành và lá cây. Flavon cho màu vàng, anthocyanin cho màu tím trong môi trường trung tính, màu đỏ trong môi trường axit, hoặc màu xanh trong môi trường kiềm. Các flavonoid thường tồn tại trong tự nhiên dưới dạng monome, rất ít khi gặp các polyme của chúng.
Hơn nữa, các monome này thường liên kết với các gốc đường qua liên kết glucosit, phần lớn là các loại đường đơn giản như glucoza, fructoza, đôi khi liên kết với cả các disaccarit và một số oligosaccarit. Khi monome liên kết với đường thì ta gọi là glycosit flavonoid, còn khi monome đứng độc lập thì gọi là aglycon. Như vậy, sự đa dạng của flavonoid là do sự khác nhau của các nhóm đường và khả năng liên kết của chúng vào các vị trí khác Dương Thị Thanh Tịnh -9- Luận văn thạc sỹ nhau của phân tử ban đầu. Đường có thể khác nhau do độ lớn của vòng oxy, cấu hình các liên kết glycosit và thứ tự liên kết giữa chúng.
Trên thế giới, các nhà khoa học đã tìm được khoảng 5000 loại flavonoid khác nhau. Tuy nhiên, mới chỉ có khoảng 1000 chất được nghiên cứu một cách đầy đủ. Ở Việt Nam đã phát hiện được trên 200 hợp chất flavonoid có trong gần 100 họ thực vật. Ví dụ: catechin và galocatechin có trong lá chè, rutin trong hoa hoè (Styphnolobium japonicum L.Schott), puerarin trong sắn dây (Pueraria montana (Lour.), gencyanin trong quả mơ (Prunus armeniaca), crizin trong gỗ của cây tùng hương (Pinus massoniana)…[6].
Flavonoid giữ nhiều vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của thực vật. Không đơn thuần là yếu tố tạo màu hấp dẫn cho hoa, quả, hợp chất này còn có tác dụng giúp các loài thực vật bậc cao kháng lại sự tấn công của vi sinh vật, tạo một hàng rào bảo vệ hữu hiệu cho cây cỏ. Đối với con người, flavonoid chứa nhiều hợp chất có lợi cho việc tăng cường và bảo vệ sức khoẻ (tanin, isoflavone, rutin…). Vì thế, tuy đã có nhiều công trình nghiên cứu về flavonoid, nhóm hợp chất này vẫn tiếp tục thu hút sự chú ý của các nhà khoa học.
Phân loại is oflavonoid Dương Thị Thanh Tịnh - 10 - Luận văn thạc sỹ 1. Hợp chất isoflavone Isoflavone là một dưới nhóm của flavonoid, có cấu trúc cơ bản gồm gốc phenol đính vào vị trí số 3 trên phân tử cromon. Riêng nhóm isoflavone đã gồm hơn 600 hợp chất khác nhau [18]. Nhiều hợp chất trong số này đã được nghiên cứu về tính chất cũng như tác dụng.
Mỗi loại thực vật đặc trưng bởi một hoặc một số isoflavon nhất định. Ví du: daidzein và puerarin trong sắn dây, rotenoid trong hạt của loài Lonchocarpus salvadorensis, cristacarpin từ Erythrina abyssinica,… Dương Thị Thanh Tịnh - 11 - Luận văn thạc sỹ Isoflavone là nhóm trao đổi chất thứ cấp diphenolic được chiếc xuất từ một số lượng hạn chế thực vật bậc cao. Mặc dầu có ít nhất 22 họ thực vật sản xuất và tổng hợp isoflavone nhưng hầu hết là được tìm thấy ở họ Papilionoideae [23]. Trong hầu hết các loại họ đậu ăn được thì đậu tương chứa hàm lượng isoflavone cao nhất (bảng 1.1), cao hơn 100 lần so với những loại họ đậu khác.
Hàm lượng isoflavone trong những loài họ đậu [23] Isoflavone TL tham Họ Isoflavone TL tham Họ đậu (mg/100 g) khảo đậu (mg/100 g) khảo Franke et al Mazur et Đậu Đậu (1995), 0.26 Kidney phộng Mazur et al (1998) (1998) Franke et Franke et al al (1995), Đậu Hà (1995), Đậu Navy 0.42 Mazur et lan Mazur et al al (1998) (1998) Franke et Franke et al al (1995), Đậu (1995), Đậu Pinto 0.56 Mazur et Pigeon Mazur et al al (1998) (1998) Đậu Mazur et tương Đậu Broad 0.99 Hàn (1998) Quốc Chickpeas 0.1 Franke et Đậu 118.51 Franke et al Dương Thị Thanh Tịnh - 12 - Luận văn thạc sỹ al (1995), tương (1995), Wang Mazur et Nhật & Murphy al (1998) Bản (1994a) Franke et Đậu al (1995), tương Franke et al Cowpeas 0.75 Mazur et Đài (1995) al (1998) Loan Franke et al Đậu Franke et (1995), tương al (1995), Mazur et al Lentils 0.35 Mazur et (1998), Wang (thực al (1998) & Murphy phẩm) (1994a,b) Eldridge & Kwolek Franke et Đậu (1983) al (1995), Lima 0.40 Franke et al Mazur et Mỹ (1995), Wang al (1998) & Murphy (1994a) Franke et al (1995), Mung 0.19 Mazur et al (1998) Dương Thị Thanh Tịnh - 13 - Luận văn thạc sỹ Genistein và daidzein là hai isoflavone phổ biến ở nhiều loài thực vật. Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng cho thấy rằng đậu tương và các sản phẩm từ đậu tương là nguồn giàu hai hợp chất này nhất. Bên cạnh đó, đậu tương lại là loại thực phẩm bổ dưỡng cho sức khoẻ con người. Do đó, isoflavone đậu tương đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học trong mấy thập kỷ trở lại đây [33 ].
Các isoflavone trong đậu tương Hình 1. Tên và công thức hoá học của các isoflavone đậu tương [19]. Dương Thị Thanh Tịnh - 14 - Luận văn thạc sỹ Dương Thị Thanh Tịnh - 15 - Luận văn thạc sỹ Hàm lượng của mỗi loại isoflavone trong hạt đậu là rất khác nhau, với tỷ lệ daidzein : genistein : glycitein là 4: 5: 1(Wang và Murphy, 1994). Hầu hết isoflavone trong hạt đậu tương kết hợp với đường glucose hoặc đường malonyl ở vị trí C7.
Liên kết đường –acetyl được phát hiện nhưng hầu hết là trong quá trình xử lý hoặc là lên men những sản phẩm đậu đưa ra giả thuyết chúng là những sản phẩm phân rã của của những liên kết đường – malonyl (Reinli và Block, 1996). Giống như nhiều hợp chất flavonoid, những flavones liên kết với nhau được lưu giữ trong không bào và được cố định bằng enzyme. Tính chất vật lý của isoflavone Các isoflavone có độ hoà tan rất khác nhau. Do phân tử phân cực, nên các glycosit flavonoid và sulfat flavonoid không tan hoặc ít tan trong dung môi hữu cơ, tan được trong nước.
Ngược lại, các aglycon lại tan trong dung môi hữu cơ Dương Thị Thanh Tịnh - 16 - Luận văn thạc sỹ mà không tan trong nước. Trong môi trường axit các gốc đường của glucosit isoflavone sẽ bị phân cắt, còn trong môi trường kiềm các gốc acyl dễ bị phân cắt [20]. Cấu trúc của các flavonoid thường được xác định dựa theo phương pháp quang phổ tử ngoại. Phương pháp này dựa vào khả năng hấp thụ tia UV của các hợp chất flavonoid do sự tồn tại của hệ thống nối đôi liên hợp trong phân tử tạo ra bởi hai vòng benzen và vòng phụ phenol ngưng tụ.
Các flavonoid tập trung ở hai dải hấp thụ có bước sóng là: 320 ÷ 380 nm và 240 ÷ 280 nm [18]. Tính chất hoá học của isoflavone Nhóm phenol có tính axit, dễ tạo muối tan trong nước với hydroxyt kiềm. Khi có nhiều nhóm OH trong phân tử và thêm nhóm cacbonyl thì tính axit lại càng tăng; flavonoid khi đó dễ dàng tan trong các dung dịch bicacbonat natri. Nhóm hydroxyl phản ứng với NaOH, KOH, NH4 OH cho màu vàng đặc trưng.
Do đó, R R nếu đun flavonoid với dung dịch NaOH đậm đặc thì sẽ xuất hiện hiện tượng mở vòng tạo dẫn xuất axit thơm [6]. Trong cấu trúc phân tử của một số flavonoid thường có các nhóm hydroxyl nằm kề nhau, rất dễ dàng nhường hai H + để tạo thành các gốc tự do có ái lực cao P P với các ion kim loại nặng có hoá trị hai như Fe, Cu, Zn… Tuỳ theo số lượng và vị trí của các nhóm hydroxyl, các flavonoid tạo phức với các muối AlCl3 , FeCl 3 cho màu lục hoặc màu xanh nâu. Phản ứng này thể R R R R hiện rất rõ khi gia nhiệt rau quả trong các thiết bị bằng sắt. Flavonoid còn có phản ứng Shinoda đặc trưng của nhóm cacbonyl, phản ứng diazo hoá… cho phép xác định sự có mặt của các hợp chất này trong đối tượng nghiên cứu.
Dương Thị Thanh Tịnh - 17 - Luận văn thạc sỹ 1. Những lợi ích sức khoẻ mà isoflavone mang lại Đậu tương cùng với lúa mì và hai loại hạt kê được xem như là những mùa vụ không thể thay thế ở Trung Quốc. Trong thế kỷ này ở Trung Quốc đậu tương là nguồn cung cấp protein chính cho những người ăn kiêng, cùng với sự phát triển nghành trồng trọt ở Trung Quốc thì đậu tương đã trở thành sản phẩm chủ yếu của các nước Đông Nam Á. Ngày nay ở những nước này đậu tương được tiêu thụ dưới những dạng truyền thống như phomat đậu, phomat đậu khô, sữa đậu, bánh đậu lên men, patê đậu lên men.
Mức độ tiêu thụ đậu tương ở Đông Nam Á khoảng 12 – 16 gram người/ ngày tuỳ thuộc vào đối tượng nghiên cứu. Thậm chí mức sống đã được cải thiện nhiều hơn trong năm mươi năm qua và protein động vật đã được sử dụng nhiều hơn, đậu tương vẫn tiếp tục trở thành nguồn thực phẩm quan trọng [23]. Ngược lại, tại Mỹ thì đậu tương không được trồng ở quy mô rộng cho đến chiến tranh thế giới lần thứ hai, và sau đó chỉ là những kết quả nghiên cứu để thay thế dầu thực vật. Đậu tương được con người sử dụng rất là hạn chế.
Tuy nhiên trong suốt mười năm qua sự tiêu thụ đậu tương như là một nguồn thức phẩm đã tăng lên một cách cách đáng kể từ 900 nghìn $ vào đầu năm 1990 tăng lên ba triêu một trăm nghìn $ vào năm 2100. Ở Bắc Mỹ và Đông Âu protein đậu được tiêu thụ dưới dạng sữa đậu để thay thế thịt hoặc protein đậu được tách ra và bổ sung vào các loại thực phẩm. Trong số những nguyên nhân giải thích việc phát triển thị trường thực phẩm đậu tương thì sự nhận thức được những lợi ích về sức khoẻ của những sản phẩm từ đậu hoặc liên quan đến đậu là một trong những nhân tố quan trọng nhất. Những nghiên cứu dịch tễ học đã phát hiện ra sự khác nhau trong nguyên nhân gây ra ung thư liên quan đến hocmon giữa những người dân ở miền Đông Á và Dương Thị Thanh Tịnh - 18 - Luận văn thạc sỹ miền Tây Âu.
Ví dụ ung thư vú ở Đông Á thấp hơn gần sáu lần so với ở Mỹ và ung thư tuyến tuyền liệt thấp hơn gấp mười hai lần, Sự khác biệt này phát sinh do nhiều nhân tố như di truyền và phong cách sống [27].