CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan về polyphenol Hợp chất polyphenol là những hợp chất trong phân tử chứa một hoặc nhiều vòng benzen, trong đó có một hoặc nhiều nhóm hydroxyl (-OH) gắn với vòng benzen và một số chất có hoạt tính kháng oxy hóa cao hơn cả vitamin. Polyphenol phân bố rộng rãi trong giới thực vật, đại diện cho một nhóm lớn có nhiều hơn 10.000 hợp chất khác nhau (Kuppusamy và ctv, 2015). Phân loại polyphenol Polyphenol được phân thành 3 nhóm chính như sau: flavonoids (flavones, flavanones, flavonols, flavanonols, flavan-3-ols, isoflavones, neoflavonoids, chalcones, anthocyanidins); stilbenoids; phenolic acids (benzoic acids, LV tạo động lực hydroxycinnamic acids) (Papuc và ctv, 2017).
Flavonoid: là một nhóm hợp chất tự nhiên lớn thường gặp trong thực vật, còn gọi là những hợp chất màu phenol thực vật, tạo màu cho nhiều rau, quả, hoa. Phần lớn có màu vàng (flavus nghĩa là màu vàng), một số có màu xanh, tím, đỏ, không màu cũng được xếp vào nhóm này vì về mặt hóa học, chúng có cùng bộ khung (Ajila và ctv, 2011). Về mặt hóa học, flavonoid là một chuỗi polyphenolic gồm 15 nguyên tử cacbon và 2 vòng benzen, có cấu trúc cơ bản là 1,3-diphenylpropan, nghĩa là 2 vòng benzen A và B nối nhau qua một dây có 3 cacbon, nên thường được gọi là C6-C3-C6. Vòng thơm bên trái gọi là vòng A, vòng thơm bên phải gọi là vòng B, vòng trung gian chứa nguyên tử oxy gọi là vòng pyran (Fantini và ctv, 2015).
Flavonoid là chất chống oxi hóa bảo vệ tế bào, ngăn ngừa nguy cơ xơ vữa động mạch, tai biến mạch máu, lão hóa, ung thư, chống dị ứng, chống huyết khối và chống giãn mạch máu (Huntley, 2009). Hoạt tính chống oxi hóa của flavonoid mạnh hơn nhiều so với vitamin C, E, selenium và kẽm. Flavonoid có tác dụng chống co thắt những cơ 2 quan cơ trơn như: túi mật, ống dẫn mật, phế quản và một số cơ quan khác. Nhiều flavonoid thuộc nhóm flavon, flavanon, flavonol có tác dụng thông tiểu rõ rệt.
Acid phenolic Acid phenolic thuộc loại non-flavonoid, được chia thành hai nhóm chính: acid benzoid và các dẫn xuất acid cinnamic, dựa trên cấu trúc bộ khung carbon tương ứng hydroxybenzoic acid (C1-C6) và hydroxycinamic (C3-C6). Hydroxybenzoic acid gồm có: acid gallic, p-hydroxybenzoic, protocatechuic, vanillic, acid xyringic. Acid hydroxycinamic gồm có: acid caffeic, ferulic, p-coumaric, sinapic,…(Gallardo và ctv, 2006) Acid phenolic trong thực vật có chức năng rất đa dạng như hấp thụ dinh dưỡng, tổng hợp protein, quang hợp …. Acid caffeic ngăn chặn có chọn lọc quá trình sinh tổng hợp leukotrienes, liên quan đến các bệnh điều hòa miễn dịch, hen suyễn và dị ứng (Yasuko và ctv, 1984).
LV tạo động lực Acid caffeic và một số ester của chúng có hoạt tính chống khối u, chống lại chất sinh ung thư ruột kết (Yasuko và ctv, 1984) và hoạt động như chất ức chế vi-rút suy giảm miễn dịch ở người (King và ctv, 1999). Acid chlorogenic có thể ức chế quá trình peroxyd hóa lipid trong gan chuột do carbon tetrachloride - chất gây ung thư gan. Acid caffeic và acid ferulic có thể giải độc các chất chuyển hóa hydrocacbon thơm đa vòng gây ung thư (Huang và ctv, 1996). Stilbene là phytoalexins (C6-C2-C6) có trong thực vật có thể chống lại mầm bệnh, các tổn thương gây ra ở người.
Thành phần chính stilbene là resveratrol (3,5,4'- trihydroxystilbene) có khả năng chống oxy hóa, chống viêm, chống ung thư và chống lão hóa (Crozier và ctv, 2009). Ligans thực vật là một trong nhiều loại phytoestrogen, có hiệu quả như chất chống oxy hóa, giảm nguy cơ ung thư và các bệnh tim mạch (Vanharanta và ctv, 1999). Các polyphenol khác: đại diện chính là curcumin (1,7-bis-(4-hydroxy-3- methoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-dione) có trong củ nghệ, có hoạt tính kháng u, 3 chống viêm, chống oxy hóa, điều hòa miễn dịch và kháng khuẩn ở loài gặm nhấm và con người (Masuelli và ctv, 2013). Hoạt tính sinh học của polyphenol Polyphenol là những chất chuyển hóa thứ cấp do thực vật tự sản xuất để bảo vệ trước sự tấn công của các sinh vật khác dựa trên đặc tính kháng khuẩn và kháng dinh dưỡng.
Sử dụng nhiều thực phẩm giàu polyphenol như trái cây, rau, quả và ngũ cốc nguyên cám sẽ giảm các nguy cơ về bệnh mạn tính như tim mạch, ung thư, tiểu đường v. Hoạt tính kháng oxy hóa của polyphenol Hoạt tính sinh học của các hợp chất phenolic gồm loại bỏ các gốc tự do, ức chế quá trình oxy hóa lipid, giảm sự hình thành hydroperoxide (Sato và ctv, 1996). Hoạt tính chống ung thư Nhiều polyphenol như proanthocyanidins, flavonoid, resveratrol, tannin, epigallocatechin-3-gallate, acid gallic và anthocyanin có tác dụng chống ung thư ở dạ LV tạo động lực dày, tá tràng, ruột kết, gan, phổi, tuyến vú hoặc da (Johnson và ctv, 1994). Proanthocyanidins có khả năng chống ung thư vú và ức chế di căn ung thư (Mantena và ctv, 2006).
Anthocyanin giảm sự suy giãn tĩnh mạch và hình thành khối u máu (Bagchi và ctv, 2004). Resveratrol, epigallocatechin-3-gallate chống ung thư tuyến tiền liệt, gây chết các tế bào khối u (Landis-Piwowar và ctv, 2007). Acid gallic, flavone có khả năng ngăn chặn hình thành ung thư ruột bằng cách ức chế DNA (Giftson và ctv, 2010). Hoạt tính chống viêm Resveratrol có trong nho có đặc tính chống viêm, giảm viêm, ngăn chặn các cytokine tiền viêm và ngăn chặn gen có khả năng gây viêm mãn tính (Chuang và McIntosh, 2011).
Hoạt tính kháng khuẩn của polyphenol Polyphenol có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm và kháng vi-rút. Các nhóm hợp chất như flavan-3-ols, flavanol, tanins có tính kháng khuẩn cao do ức chế sự hình thành màng tế bào sinh học, trung hòa độc tố vi khuẩn. Hoạt tính kháng khuẩn của 4 polyphenol được ứng dụng nhiều trong bảo quản thực phẩm, chữa bệnh nhằm hạn chế sử dụng chất bảo quản hóa học và kháng sinh tổng hợp (Daglia, 2012).1 Một số hợp chất polyphenol và khả năng kháng khuẩn, kháng mốc Loại polyphenol Loại vi khuẩn Loại nấm mốc/ nấm men Flavonoid V.jejuni Candida albicans C.Cereus Microsporum gypseum H.melaninogenica, Trichophyton rubrum F.pneumonia Tannin Salmonella, Staphylococcus Candida parapsilosis Helicobacter, E.coli, Bacillus Clostridium, Campylobacter Listeria LV tạo động lực Acid phenolic S.aeruginosa tropicalis Saponin S.aureus Coumarin Salmonella, Staphylococcus Candida albicans, mutans, S.coli Cadida parapsilosis Stilbene Pseudomonas aeruginosa, S. Tổng quan về mãng cầu ta 1.
Nguồn gốc Mãng cầu ta có tên khoa học là Annona squamosa Linn, thuộc họ Annonaceae, khoảng 135 chi với 2300 loài, chi điển hình là Annona (Bhardwaj và ctv, 2014). Mãng cầu ta là một loại thực vật có hoa, thân Bảng 1.2 Bậc phân loại của mãng gỗ, được phân bố ở vùng nhiệt đới Nam Mỹ và cầu ta Tây Ấn. Ngày nay, mãng cầu được trồng ở các Bậc phân loại vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên toàn thế giới Giới Plantae (Bhardwaj và ctv, 2014). Mãng cầu ta được Ngành Magnoliophyta phân bậc như trong Bảng 1.
Lớp Magnoliopsida Tại Việt Nam, ở miền Nam, mãng cầu ta được Bộ Magnoliales trồng nhiều nhất ở tỉnh Tây Ninh (khu vực Họ Annonaceae quanh núi Bà Đen) và một số tỉnh khác như Bà Chi Annona Rịa-Vũng Tàu, An Giang. Ở miền Bắc, mãng LV tạo động lực cầu ta được trồng chủ yếu ở các tỉnh có rừng Loài Annona squamosa như Lạng Sơn, Lào Cai, Sơn La. Đặc điểm Mãng cầu ta mọc ở độ cao 1000 m so với mực nước biển, phát triển và sinh trưởng tốt trong điều kiện nhiệt độ 10-200C và tối đa là 22-280C. Quả có dạng hình tròn, hình oval hoặc hình nón, đường kính khoảng 6-10 cm, vỏ dày có vảy hoặc những mắt nhỏ, khối lượng khoảng 100-230 g/quả, thịt quả có màu trắng kem, ngọt và ngon.
Phần ăn được chiếm 28-37% tổng trọng lượng quả và hạt chiếm với 23-40%. Hạt mãng cầu ta có hình bầu dục, màu nâu đen, cứng. Vỏ quả chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học, có khả năng kháng oxy hóa và kháng khuẩn, đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng rất đáng để nghiên cứu và khai thác (SVGK Dowluru và ctv, 2015) và các hợp chất sinh học có trong vỏ quả mãng cầu với tỷ lệ như sau: 15,78% alkaloid; 20,05% tannin; 5,86% saponin và 23,87% flavonoid (Roy và Sasikala, 2016). Hoạt tính sinh học mãng cầu Hình 1.1 Quả mãng cầu ta Trong các loài Annona, hoạt tính dược lý cây mãng cầu ta vượt trội hơn các loài LV tạo động lực còn lại.
Các hoạt tính dược lý từ các bộ phận của cây mãng cầu ta như chống oxy hóa, giảm đau, chống viêm, kháng khuẩn và gây độc tế bào ung thư, hạ đường huyết, chống đái tháo đường, bảo vệ gan v. Trong nông nghiệp, dịch chiết xuất từ lá, hạt mãng cầu ta có thể diệt côn trùng, sâu bệnh (Ashok Sharma và ctv, 2013). Do đó, việc khai thác tối ưu các bộ phận của cây mãng cầu ta được các nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu hiện nay. Một số nghiên cứu về mãng cầu ta trong và ngoài nước Phan và Nguyễn, (2019) đã tối ưu hoá quá trình lên men rượu dịch quả mãng cầu ta với nấm men Saccharomyces cerevisiae bằng phương pháp bề mặt đáp ứng với thông số hàm lượng chất khô hòa tan là 19°Bx, tỉ lệ men 2%, thời gian lên men là 44 giờ, sản phẩm có độ cồn 5,10% (v/v).
Dũng & Hường, (2019) đã đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ enzyme celluclast 1,5L, dung môi đến ly hợp chất polyphenol từ vỏ mãng cầu ta có hỗ trợ enzyme. Kết quả cho thấy, dịch trích có hàm lượng polyphenol cao nhất với thời gian 7 trích ly 67,69 phút, nhiệt độ 510C và tỷ lệ enzyme celluclast 1,5L/dung môi là 1,8% (v/w), dịch chiết thu được có hàm lượng polyphenol tổng số là 48,23 mg GAE/g CK. Kothari và ctv, (2009) đã trích ly hạt quả mãng cầu có hỗ trợ vi sóng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi là 1/50 (g/mL), thời gian trích ly từ 50 giây đến 5 phút ngắn hơn nhiều so với ngâm chiết bằng soxhlet, hỗn hợp dung môi chloroform/ methanol, chloroform/ hexane cho hiệu quả trích ly cao hơn so với hỗn hợp dung môi nước/metanol và ethanol. Deng và ctv, (2015) đã tối ưu hóa hàm lượng polyphenol tổng và hoạt tính kháng oxy hóa dịch chiết vỏ mãng cầu ta có hỗ trợ siêu âm bằng phương pháp đáp ứng bề mặt.
Kết quả hàm mục tiêu hàm lượng polyphenol tổng, hoạt tính kháng oxy hóa có mô hình bậc 2 và tương thích với thực nghiệm ở điều kiện tối ưu nồng độ dung môi (13,2%-46,8%), thời gian siêu âm (33,2-66,8 phút) và nhiệt độ (43,2-76,80C), tỷ lệ dung môi trên chất rắn là 20/1 (mL/g), aceton 32,68% và 67,230C trong 42,54 phút LV tạo động lực dịch chiết có tổng hàm lượng phenolic là 26,81 mg GAE/g CK. HemLatha và Satyanarayana, (2015) đã trích ly rễ mãng cầu ta bằng dung môi cồn để điều trị viêm khớp dạng thấp ở chuột với tác nhân gây phù nề chân chuột là carrageenan. Kết quả cho thấy với liều 200 và 400 mg/kg thể trọng chuột, dịch chiết rễ mãng cầu có khả năng ức chế viêm tốt hơn thuốc diclofenac natri (100 mg/kg) (P<0,01).