Chương 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về đu đủ 1. Hình thái và sinh lý cây đu đủ Đu đủ là loại quả đặc sản của vùng nhiệt đới, có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao. Khi còn xanh, quả đu đủ chứa rất nhiều mủ, vỏ màu xanh và cứng.
Khi chín, vỏ quả chuyển thành màu vàng nhạt, vàng đậm đến cam. Trái đu đủ già chứa rất nhiều hạt hình trứng, màu xám đen, bám nhẹ vào lớp thịt quả nhờ lớp mô sợi mềm.1 Cây đu đủ Đu đủ thường được trồng từ hạt. Sau 2–4 tuần gieo, hạt bắt đầu nảy mầm. Đây là loại cây phát triển nhanh và cho nhiều quả.
Khoảng 10-12 tháng từ lúc nảy mầm, cây bắt đầu ra hoa, kết trái; trái chín sau khoảng 5 tháng [21]. Một số giống đu đủ hiện nay đang được trồng ở Việt Nam bao gồm: giống đu đủ ta, đu đủ Mêhico, đu đủ So Lo, đu đủ Trung Quốc, đu đủ Thái Lan, đu đủ Đài Loan (Vũ Công Hậu, 1999). Ở Việt Nam đu đủ được trồng hầu hết ở các tỉnh miền Bắc và miền Nam, chúng được trồng nhiều ở tỉnh đồng bằng, dọc theo các con sông, trên các loại đất phù sa, dốc tụ, phù sa cổ và nhiều loại đất khác, những vùng đu đủ có thể kể đến là Hà Tây, Hà Nam, Hưng Yên, Tuyên Quang, Vĩnh Phúc (Miền Bắc), Lái Thiêu, Tiền Giang, Sông Bé (cũ), các tỉnh Tây nguyên… (Miền Nam). Diện tích trồng đu đủ của cả nước ước khoảng 10.000 ha với sản lượng khoảng 200-350 ngàn tấn quả [1].
Năm 2008 vùng Daklak Việt Nam đã được công ty BPI.SA (Vương quốc Bỉ) tài trợ dự án phát triển cây đu đủ. Toàn bộ mủ đu đủ được xuất sang Bỉ ở dạng thô để dùng làm thuốc và chất xúc tác trong ngành hóa thực phẩm. Một đời cây đu đủ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Uyển Nhi Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật 3 ThS. Phan Thị Việt Hà Tieu luan Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để làm giàu DHA, EPA của dầu cá hồi giống Solo (lai giữa đu đủ Châu Phi và Thái Lan) trong điều kiện chăm sóc tốt có thể cho 1-1,5 kg mủ khô [2].
Công dụng, đặc tính dược lý của đu đủ Đu đủ gồm chủ yếu là nước và carbohydrate trong thành phần, ít năng lượng nhưng giàu vitamin và khoáng chất, đặc biệt là vitamin A, C và Kali. Đu đủ thường được làm mứt, đồ chua, món tráng miệng. Quả đu đủ xanh được dùng phổ biến ở Thái Lan và Việt Nam như một loại rau, lên men làm dưa chua hoặc ngâm đường (Sankat, Maharaj, 1997). Ngoài ra, dịch trích từ trái và hạt đu đủ có hoạt tính kháng khuẩn rất mạnh, có thể kháng Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa và Shigella flexneri (Emeruwa, 1982).
Flath và Forrey (1977) đã xác định được 106 hợp chất dễ bay hơi ở đu đủ. Chinoy và cộng sự (1994) thí nghiệm trên chuột, đã chứng minh dịch trích từ hạt đu đủ có thể được dùng như thuốc tránh thai. Đu đủ thường được dùng làm thuốc trong y học cổ truyền. Okeniyi và cộng sự (2007) cho rằng trái và hạt đu đủ có thể tẩy giun sán [23].
Quả đu đủ, mủ, phấn hoa cũng gây dị ứng tùy vào sự nhạy cảm của mỗi người (Blanca et al. Mủ đu đủ dùng ngoài da có thể gây kích ứng, làm rộp da, nhưng khi vào cơ thể, nó lại có tác dụng trị viêm loét dạ dày [24]. Ngoài ra, một số nhóm chất trong lá đu đủ có hoạt tính chống ung thư. Ví dụ: nhóm glucosise bao gồm các chất benzyl glucosinolate, benzyl isothiocyanate có hoạt tính chống nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau [3].
Mủ đu đủ Mủ cây đu đủ nằm trong các ống dẫn mủ trải rộng khắp toàn bộ cây, ngoại trừ rễ. Quả xanh vào khoảng 10 tuần tuổi chứa nhiều mủ nhất. Mủ cây đu đủ là một chất lỏng màu trắng đục được tạo thành bởi các hợp chất khác nhau như: protein, alkaloid, nhựa, đường, chất béo, gum…tất cả phân tán trong môi trường nước và đông lại khi tiếp xúc với không khí. Nó được tiết ra sau khi làm tổn thương mô.
Trong đó có khoảng 15% chất khô, 85% nước, và rất nhiều enzyme thủy phân, chủ yếu là các protease. Hỗn hợp các enzyme khác nhau có mặt trong mủ được cho là đóng vai trò bảo vệ cây chống lại các tác nhân bên ngoài [25]. Mủ đu đủ có chứa papain và chymopapain, hai enzyme phân giải protein quan trọng của ngành công nghiệp. Mủ đu đủ xanh là chất làm mềm thịt kỳ diệu, sử dụng trong điều trị vết bỏng, vết thương bị hoại tử (Starley, 1999; Hewitt et al.
Ngoài ra mủ đu đủ có hoạt tính kháng khuẩn, ức chế sự tăng trưởng của nấm, đặc biệt là nấm Candida albicans (Giorda ni và Siepai, 1991), vì thế thường được sử dụng trị Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Uyển Nhi Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật 4 ThS. Phan Thị Việt Hà Tieu luan Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để làm giàu DHA, EPA của dầu cá hồi bệnh eczema trên da do nấm gây ra. Ngoài papain và chymopapain, mủ đu đủ còn chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học khác như lipase, hydrolase [26]. Lipase này là liên kết chặt với vật chất khô có trong mủ quả đu đủ và do đó, nó không hòa tan trong nước.
Vì vậy, nó đã được coi như một enzyme "cố định một cách tự nhiên” [25]. Tổng quan về enzyme lipase 1.1 Định nghĩa Lipase (triacylglycerol acylhydrdolase, EC 3.3) là enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân triacylglycerol (dầu thực vật, mỡ động vật) thành di, mono glyceride hoặc glycerol và các acid béo nhờ hoạt động trên bề mặt phân pha dầu nước (Barros et al., 2010; gopinath et al., 2013; Villeneuve et al. Lipase xúc tác phản ứng thủy phân lần lượt từng liên kết - ester trong phân tử chứ không phải cắt đứt cả liên kết ester cùng lúc. Lipase có hoạt tính mạnh đối với cơ chất không tan trong nước, thể hiện hoạt tính bề mặt (Couturier et al., 2009; Desai et al., 2006; Jenab et al., 2014; Lopes et al., 2011; Wang et al.
Hoạt động mạnh trong hệ nhũ hóa, đặc biệt là hệ nhũ đảo (nước trong dầu). Phân loại và cấu trúc lipase 1. Phân loại ❖ Theo nguồn gốc: + Lipase từ động vật: thu nhận thường khó và hiệu quả kinh tế không cao. Lipase tụy heo đã được sử dụng làm enzyme kỹ thuật.
Lipase từ động vật hữu nhũ được ứng dụng nhiều trong ngành y để chữa trị các căn bệnh về trao đổi chất hoặc trực tiếp tạo thành thuốc (Muller & Petry, 2004). + Lipase từ thực vật: Lipase có ở nhiều loại thực vật, nhưng những hiểu biết về lipase thực vật vẫn còn hạn chế so với lipase từ động vật hay vi sinh vật. Enzyme từ thực vật như đu đủ, dứa và đặc biệt là trong hạt đang nảy mầm được ứng dụng làm chất xúc tác sinh học vì chúng thể hiện tính chọn lọc đối với acid béo (Mukherjee & Hills, 1994). + Lipase từ vi sinh vật: được ứng dụng rộng rãi làm chất xúc tác sinh học trong công nghiệp vì cường lực xúc tác mạnh và dễ sản xuất bằng con đường lên men và dễ thu nhận từ canh trường.
Vì thế, hầu hết enzyme từ vi sinh vật có thể dùng cho mục đích thương mại. ❖ Theo tính chất: +Lipase có tính đặc hiệu vị trí: • Những enzyme không đặc hiệu với vị trí hoặc với cấu trúc acyl trên mạch triglyceryl Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Uyển Nhi Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật 5 ThS. Phan Thị Việt Hà Tieu luan Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để làm giàu DHA, EPA của dầu cá hồi • Xúc tác đặc hiệu vị trí 1,3 trên triglycerol • Xúc tác đặc hiệu một số acid béo nhất định +Lipase có tính đặc hiệu cơ chất: cơ chất có khả năng kết hợp vào trung tâm hoạt động của enzyme và bị chuyển hóa dưới tác dụng của enzyme. Trình tự amino acid Nhiều trình tự amino acid của lipase được suy ra từ trình tự gen lipase đã tách dòng cho thấy có những điểm tương đồng giữa những cấu trúc không gian của lipase vi sinh vật và động vật có vú, tuy nhiên vẫn có rất ít những trình tự giống nhau hoàn toàn, ngoại trừ những trình tự vùng quanh trung tâm hoạt động.
Khi so sánh trình tự amino acid vùng quanh trung tâm hoạt động của nhóm gồm ba enzym xúc tác protease, lipase, cutinase với esterase, người ta thấy sự tồn tại của trình tự Gly-X1-Ser- X2-Gly (X là một amino acid bất kỳ). Khác biệt duy nhất đã biết với trình tự trên là sự thay thế của alanine cho glycine thứ hai trong chuỗi acid amin. Cấu trúc không gian của lipase Hình 1.2 Cấu trúc không gian của lipase từ Candida rugosa [5] Lipase từ các nguồn gốc khác nhau, thì rất khác nhau về kích thước phân tử và có rất ít các trình tự tương đồng. Tuy nhiên trong các lipase đã được kết tinh và nghiên cứu đều cho thấy rằng hầu hết chúng là những protein có cấu trúc α/β với một trung tâm hoạt động là các gấp nếp β được bao quanh bởi một số dải xoắn hilix α (Hình 1.
Trung tâm xúc tác được tạo bởi bộ ba Ser, His, Asp/Glu, tương tự như ở protease serine và che đậy bằng một cấu trúc giống như nắp gồm một hoặc hai chuổi xoắn α (Misset et al. Bình thường trung tâm xúc tác không bộc lộ ra bên ngoài môi trường, nhưng khi tương tác với cơ chất ở bề mặt tiếp xúc giữa dầu và nước thì dạng cấu trúc thay đổi và trung tâm hoạt động lại bộc lộ ra bên ngoài (Misset et al. Trong cấu trúc của lipase còn có một khung trình tự Gly-X1- Ser-X2- Gly (X là một amino acid bất kỳ), cũng tương tự như ở protease, trình tự này nằm trong phần trung tâm hoạt tính nhưng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Uyển Nhi Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật 6 ThS. Phan Thị Việt Hà Tieu luan Nghiên cứu ứng dụng enzyme lipase từ mủ đu đủ để làm giàu DHA, EPA của dầu cá hồi nó lại tham gia vào việc nhận biết lipid khi enzyme hoạt động bề mặt.
Cấu trúc cuộn xoắn của lipase được giữ vững bằng các cầu disulfide và nhờ mạng lưới liên kết hydro. Số lượng cầu disulfide không cố định mà thay đổi tùy theo loại lipase có nguồn gốc khác nhau. Tính chất của enzyme lipase [27] Lipase có hoạt tính bề mặt ở phân pha nước/ lipid và chỉ thủy phân chất béo đã nhũ hóa. Lipase khác các enzyme esterase ở điểm esterase chỉ thủy phân các ester tan trong nước [27].