CHƯƠNG 1. Giới thiệu về isoflavone 1. Cấu trúc hóa học của isoflavone Isoflavone có cấu trúc cơ bản gồm 2 vòng benzene (A và B) nối với nhau bởi một cầu ba carbon tạo thành dị vòng pyran (C). Trong cấu trúc của isoflavone, vòng benzene B được nối ở vị trí thứ 3 thay vì vị trí số 2 của dị vòng C như các flavonoid khác [3][12][7].A và cộng sự [7] Hình 1.1: Công thức cấu tạo của các hợp chất isoflavone trong đậu nành Các công thức cấu tạo phổ biến của isoflavone ở một số nguồn thực vật được trình bày ở hình 1.
Các gốc R1, R2, R3 như [-H], [-OCH3], [-C6O5H11] tạo nên các hợp chất khác nhau của isoflavone. Trong đó, aglycone là dạng đơn giản, không liên kết với phân tử đường, chiếm hàm lượng thấp. Trái lại dạng glycoside (dạng aglycone liên kết với glucose bằng các liên kết -1,4-glycoside) hoặc dạng C- glycoside (puerarin) cùng các dạng este của glycoside là malonyl và acetyl glycoside chiếm lượng lớn trong thực vật. Các hợp chất isoflavone có khả năng hấp thụ ánh sáng tử ngoại ở bước sóng max từ 250-270nm do có vòng phenol.
Đặc điểm này được ứng dụng để phân tích định tính, định lượng bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) vì các hợp chất isoflavone không màu rất khó phát hiện [13]. Về độ ổn định, isoflavone dễ bị thoái hóa bởi nhiệt độ và tia UV nên cần được bảo quản trong bóng tối, nhiệt độ thấp [13][14]. Khi thực hiện quá trình trích LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 ly có gia nhiệt trong môi trường kiềm hoặc acid, các nhóm glycoside và đặc biệt nhóm malonyl, acetyl sẽ chuyển hóa dần sang các dạng đơn giản và cuối cùng thành dạng aglycone tương ứng, đặc biệt trong các điều kiện nhiệt độ cao, pH cao hơn 10 [15][16].2 minh họa quá trình chuyển hóa malonyldaidzin đến daidzein. Nguồn: Preedy (2013)[15] Hình 1.2: Sơ đồ chuyển hóa giữa các hợp chất isoflavone Trong sự chuyển hóa giữa các hợp chất isoflavone, nhờ sự thuỷ phân các hợp chất -glycoside isoflavone sang dạng aglycone tương ứng bằng các xúc tác thủy phân hóa học (acid HCl) hoặc sinh hóa (enzyme, vi sinh vật có hoạt tính - glycoside) nên đã nâng cao được hàm lượng aglycone, tăng giá trị sinh học cho các sản phẩm isoflavone.
Công dụng của isoflavone trong sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe 1. Vai trò của isoflavone đối với sức khỏe con người Nghiên cứu dịch tễ học đã chỉ ra có một mối tương quan giữa việc tiêu thụ nhiều các sản phẩm từ đậu nành với tỉ lệ mắc các bệnh ung thư (ung thư vú, tuyến tiền liệt và ung thư ruột kết) thấp của người dân ở các quốc gia như châu Á như Trung Quốc và Nhật Bản so với ở các nước châu Âu và Bắc Mỹ. Từ phát hiện công dụng ban đầu này, isoflavone liên tục được nghiên cứu công thức cấu tạo và các khảo sát hoạt tính nội tiết tố để đánh giá lợi ích tiềm năng của chúng [1][2][3][17]. Bên cạnh đó isoflavone còn được các nhà khoa học và người tiêu dùng quan tâm bởi khả năng kháng oxi hóa [18][19].
Hoạt tính nội tiết tố nữ Liệu pháp thay thế hormone (HRT) có hiệu quả trong hầu hết các trường hợp làm giảm bớt các triệu chứng tiền mãn kinh và mãn kinh. Tuy nhiên lựa chọn này hiện không còn được ưa chuộng vì có liên quan đến khả năng tăng nguy cơ phát LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 triển ung thư vú [20].Vì vậy để trì hoãn thời kỳ mãn kinh, các phytoestrogen như isoflavone đậu nành đã được đề xuất như một giải pháp thay thế HRT và cũng có thể cải thiện chất lượng cuộc sống của phụ nữ sau mãn kinh[3][20][21]. Bennetau & Pelissero (2013) [3] Hình 1.3: Công thức cấu tạo và cấu hình không gian của 17-estradiol và S-equol Công thức cấu tạo (a,b) và cấu hình không gian lần lượt của 17-estradiol và S-equol Hình 1.3 đã chứng minh được isoflavone có cấu trúc gần giống với 17-β-estradiol-một loại nội tiết tố nữ [3], do đó isoflavone có hoạt tính estrogen yếu, cải thiện được sức khỏe cho phụ nữ thiếu hụt hormone này. Với vai trò là một nội tiết tố, isoflavone đã có vai trò tích cực làm giảm các triệu chứng tiền mãn kinh: - Isoflavone làm giảm tần suất các cơn bốc hỏa.
Các cơn bốc hỏa là triệu chứng phổ biến nhất của phụ nữ tiền mãn kinh và mãn kinh, cần được điều trị. Adlercreutz và cộng sự (1992) đã quan sát thấy các cơn bốc hỏa ở phụ nữ Nhật có tỷ lệ thấp hơn các phụ nữ Mỹ gốc Phi, châu Âu [22]. Li và cộng sự (2015) qua phân tích tổng hợp bằng mô hình MBMA từ 16 báo cáo đã chứng minh được hiệu quả của isoflavone về việc làm giảm cơn bốc hỏa và béo phì, kéo dài độ tuổi tiền mãn kinh [23]. - Tác dụng lên sự chuyển hóa của xương: Castelo-Branco và Cancelo Hidalgo (2015) đã tổng hợp các thử nghiệm in-vitro, in vivo và trên con người đã chứng minh được công dụng tăng chuyển hóa xương, giảm nguy cơ loãng xương của isoflavone [24].
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 - Tác dụng lên các khối u phụ thuộc hormone: Các nghiên cứu về thực nghiệm và lâm sàng đã chứng minh hiệu lực của phytoestrogen làm giảm nguy cơ ung thư ở màng trong tử cung, ở vú và buồng trứng. Tuy vậy, kết quả nghiên cứu chưa chắc chắn hoàn toàn để kết luận rằng isoflavone từ đậu nành có thể ngăn ngừa hữu hiệu các loại u nêu trên mà cần nghiên cứu thêm [25]. - Tác dụng bảo vệ làn da: Theo y học cổ truyền Trung Quốc, lao động nữ trong ngành đậu hũ có làn da đẹp nhất. Netmiz và cộng sự phân tích các tác động tích cực và đề xuất các phương pháp nâng cao công dụng của isoflavone lên da [6].
Hoạt tính chống oxi hóa Hoạt động chống oxi hóa như chống peroxy hóa lipid màng tế bào để giảm các lipoprotein cholesterol tỉ trọng thấp (low denstity lipoprotein cholesterol - LDL cholesterol) chống xơ vữa động mạch hoặc khả năng quét gốc tự do DPPH •, FRAP, là cơ sở của việc chống lão hóa, bảo vệ các tế bào như tế bào gan, tế bào não của isoflavone[18][26]. Giới thiệu thực phẩm bảo vệ sức khỏe bổ sung isoflavone Theo Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA), thực phẩm bổ sung được định nghĩa là nguồn tập trung các chất dinh dưỡng hoặc các chất khác có tác dụng dinh dưỡng hoặc sinh lý, với mục đích bổ sung cho chế độ ăn uống bình thường [5][27]. Theo Nghị định chính phủ số 15/2018/NĐ-CP ngày 02/02/2018 của Chính phủ Quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật an toàn thực phẩm, “Thực phẩm bảo vệ sức khỏe (health supplement, dieatary supplement) là những sản phẩm được dùng để bổ sung thêm vào chế độ ăn uống hàng ngày nhằm duy trì, tăng cường, cải thiện các chức năng của cơ thể con người, giảm nguy cơ mắc bệnh” [28]. Vì công dụng tuyệt vời là nguồn bổ sung nội tiết tố estrogen cho các chị em phụ nữ, nên lượng tiêu thụ isoflavone ngày càng gia tăng [3][5].
Theo báo cáo của trang mạng Markets and Markets điều tra về thị trường trên thế giới, doanh thu isoflavone toàn cầu đạt 1,2 tỷ USD vào năm 2019, dự đoán tăng 4,7% vào năm 2025 [29]. Các sản phẩm isoflavone bao gồm: - Các sản phẩm dược phẩm (pharmaceutical) đạt doanh thu cao nhất. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 - Các sản phẩm thực phẩm dinh dưỡng có công dụng dược lý (nutraceutical) bao gồm các sản phẩm bổ sung dinh dưỡng, sản phẩm tăng cường, sản phẩm mục đích y học. - Isoflavone cũng được bổ sung vào mỹ phẩm làm đẹp da - Nhóm thực phẩm và đồ uống.
Theo thống kê, thị trường Bắc Mỹ dẫn đầu về tiêu thụ isoflavone và cung cấp nguyên liệu đậu nành lớn nhất cho ngành công nghiệp này, kế đến là thị trường các nước châu Âu như Đức, Anh và Pháp và khu vực châu Á Thái Bình Dương. Thị trường tiêu thụ isoflavone ở Ấn Độ, Nhật Bản và Trung Quốc có thể vượt 8,5 tỷ USD vào cuối năm 2025 [29]. Với lợi thế về quy định trong sản xuất dòng thực phẩm bảo vệ sức khỏe cũng như nhu cầu tiêu thụ isoflavone trong nước ngày càng tăng, cho nên hiện nay dòng sản phẩm thực phẩm bảo vệ sức khỏe bổ sung isoflavone trên thế giới tăng nhanh. Trong báo cáo của Andres và cộng sự (2015) đã khảo sát trên 6 loại thực phẩm bảo vệ sức khỏe tại Đức có nguồn gốc từ đậu nành với hàm lượng isoflavone tổng số nằm trong khoảng 31,9-53,6 mg/viên, và 5 loại có nguồn gốc từ cỏ ba lá (Trifolium pratense L.) có hàm lượng 34,9-79,3 mg isoflavone/viên từ thông tin nhà sản xuất.
Các hợp chất isoflavone thường không đồng đều tùy theo phương pháp chế biến và nguyên liệu chiết xuất [17]. Uifălean và cộng sự (2015) đã có báo cáo về 7 sản phẩm thực phẩm bảo vệ sức khỏe bổ sung isoflavone tại Rumania. Dựa vào thông tin trên nhãn, các sản phẩm này gồm hợp chất isoflavone từ đậu nành (4 sản phẩm), cỏ ba lá (2 sản phẩm) và củ sắn dây (1 sản phẩm) và các thành phần dinh dưỡng khác (vitamin, khoáng, các chiết xuất thực vật khác) [30]. Tương tự, Almeida và cộng sự (2015) đã có báo cáo điều tra về 15 mẫu sản phẩm thực phẩm bảo vệ sức khỏe bổ sung isoflavone theo tiêu chuẩn châu Âu hoặc có xuất xứ từ các nước Mỹ và châu Âu.
Theo thông tin nhà sản xuất, các sản phẩm này là hỗn hợp các hợp chất isoflavone từ đậu nành, cỏ ba lá, củ sắn dây và các vi chất khác cùng tá dược ở dạng viên uống [5]. Việc kết hợp giữa các hợp chất isoflavone và các vi chất khác, cùng lúc bổ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 sung sự thiếu hụt các dưỡng chất cho phụ nữ ở độ tuổi tiền mãn kinh. Thị trường thực phẩm như đồ uống, bánh kẹo hiện nay cũng chú trọng vào các sản phẩm có bổ sung isoflavone dành cho người tiêu dùng không muốn sử dụng các sản phẩm từ đậu nành. Các sản phẩm bổ sung isoflavone không làm thay đổi các đặc tính cảm quan của sản phẩm nên không ảnh hưởng đến công nghệ chế biến nhưng hiện nay chưa có các dạng sản phẩm này ở thị trường trong nước.
Một số nguồn thực vật giàu isoflavone Isoflavone được phân bố nhiều trong các cây họ đậu Leguminosae như đậu nành, đậu trắng, củ sắn dây, cỏ linh lăng, cỏ ba lá đỏ, đậu xanh và một lượng nhỏ isoflavone cũng được chứa trong các sản phẩm thực vật khác như ở quả hạch, ngũ cốc. Thành phần isoflavone trong nguyên liệu phụ thuộc vào các điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, giống cây trồng, tạo nên sự đa dạng về thành phần và hàm lượng isoflavone [3][7].