Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ chiết xuất hợp chất có lưu huỳnh trong súp lơ và cải xanh trồng ở việt nam

Nội dung: - Tổng quan tình hình nghiên cứu về thực phẩm chức năng và các loại rau họ cải. - Giới thiệu kết quả nghiên cứu, sản xuất mầm giá và chế biến hoa súp lơ, cây cải xanh; kết quả xác định hàm lượng glucosinolate ở các thời điểm sinh trưởng khác nhau của súp lơ và cải xanh; - Kết quả chiết xuất glucosinolate, quy trình chiết xuất và nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng sucur.

LIÊN HIỆP CÁC HỘI KHOA HỌC KỸ THUẬT VIỆT NAM

TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN

NÔNG THÔN VIỆT NAM

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG TỪ HỢP CHẤT CÓ LƯU HUỲNH CHIẾT XUẤT TỪ SUPLƠ

VÀ CẢI XANH TRỒNG Ở VIỆT NAM

Chủ nhiệm đề tài: GS.TSKH LÊ DOÃN DIÊN

7499

27/8/2009

HÀ NỘI – 2009

THÔNG TIN CHUNG CỦA ĐỀ TÀI

1 Tên đề tài: “Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ hợp chất có

lưu huỳnh chiết xuất từ Súplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam”

2 Quản lý đề tài

2.1 Cơ quan chủ quản: LIÊN HIỆP CÁC HỘI KHOA HỌC VÀ KỸ

THUẬT VIỆT NAM

2.2 Cơ quan chủ trì: Trung tâm Tư vấn và Đầu tư nghiên cứu Phát triển

Nông thôn Việt Nam (INCEDA)

2.3 Tên chủ nhiệm đề tài: GS.TSKH Lê Doãn Diên

2.4 Các cơ quan phối hợp:

- Viện nghiên cứu thực phẩm chức năng

- Viện Khoa học công nghệ Việt Nam

- Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch

3 Địa điểm thực hiện: Trung tâm Tư vấn và Đầu tư nghiên cứu Phát triển

Nông thôn Việt Nam và tại các đơn vị phối hợp

4 Quy mô của đề tài: ở Sapa và ở ngoại thành Hà Nội

5 Kinh phí thực hiện đề tài: 180.000.000 đồng (Một trăm tám mươi triệu

đồng)

5 Thời gian thực hiện: 2 năm (tháng 3/2007 đến 3/2009)

6 Mục tiêu của đề tài

- Xây dựng được quy trình chiết xuất hợp chất có lưu huỳnh: Sulforaphane và dẫn chất của nó từ các loại rau nghiên cứu

- Sản xuất được 1 loại thực phẩm chức năng từ các hoạt chất chiết xuất được

7 Nội dung của đề tài:

7.1 Nghiên cứu xác định hàm lượng hoạt chất có lưu huỳnh (sulforaphane và dẫn chất của nó) ở 3 thời điểm sinh trưởng và phát triển: Mầm giá, thời kỳ hoa nụ và thời kỳ hoa nở

7.2 Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh (sulforaphane và dẫn chất của nó) từ Suplơ và cải xanh

7.3 Nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến 1 loại thực phẩm chức năng bằng cách phối chế các hoạt chất có lưu huỳnh chiết xuất được từ các loại rau nghiên cứu với bột nghệ vàng giàu curcumin, tumeric và ukon nhằm phục vụ cho nhóm người cao tuổi

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Hội;… trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức

năng từ hợp chất có lưu huỳnh chiết xuất từ suplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam”

Chúng tôi cũng xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các cán bộ Viện Hóa học thuộc Viện KHCN Việt Nam; Viện Dược liệu, Viện Dinh dưỡng (Bộ Y tế); Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, Cục Bảo vệ thực vật (Bộ Nông Nghiệp và PTNN), đã khuyến khích, kết hợp và giúp đỡ tận tình trong suốt thời gian chúng tôi thực hiện đề tài này

Thay mặt Ban chủ nhiệm

GS.TSKH Lê Doãn Diên

MỤC LỤC

PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ TPCN &CÁC LOẠI RAU HỌ CẢI 3

I.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất Thực phẩm chức năng (TPCN) và

TPCN từ rau Họ Cải trên thế giới và ở Việt Nam

3

I.1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất các loại TPCN trên thế giới 3

I.1.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất các loại TPCN ở Việt Nam 6

I.2.2 Thành phần hoạt chất của các loại rau họ Cải 9

I.2.2.1 Hoạt chất có lưu huỳnh và hoạt tính sinh học của chúng 10

I.22.2 Ứng dụng của hoạt chất có lưu huỳnh trong TPCN 14

I.3 Giới thiệu về cây Nghệ vàng (Curcuma longa L) và hoạt chất

curcumin trong củ Nghệ

18

I.4 Tổng quan về một số phương pháp chiết xuất hợp chất tự nhiên để

ứng dụng trong việc chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh của rau họ Cải

22

II.1.1 Nguyên liệu là mầm giá 24

II.3.1 Phương pháp nghiên cứu xác định hoạt chất 25

II.3.2 Phương pháp chiết xuất glycosinolate nhóm sulforaphane và

Indol-3-carbinol

26

II.3.3 Nghiên cứu quy trình công nghệ chế tạo thực phẩm chức năng Sucur 27

II.3.4 Phương pháp xác định thủy phần 28

II.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 28

II.4.1 Thiết bị 29 II.4.2 Dung môi và hóa chất đã được sử dụng 29

PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

III.1 Kết quả nghiên cứu sản xuất mầm giá và chế biến hoa suplơ và cây

cải xanh

30

III.1.1 Kết quả nghiên cứu sản xuất mầm giá 30

III.1.2 Kết quả nghiên cứu chế biến hoa suplơ và cây cải xanh 31

III.2 Kết quả nghiên cứu việc xác định hàm lượng glycosinolate ở các thời

điểm sinh trưởng khác nhau của suplơ và cải xanh

32

III.2.1 Xác định glycosinolate nhóm sulforaphane 32

III.2.2 Xác định Glycosinolate nhóm Indol-3-carbinol 35

III.3.3 Kết quả khảo sát về thời gian chiết xuất 40

III.4.1 Quy trình chiêt xuất các glycosinolate nhóm sulforaphane 41

III.4.2 Quy trình chiết xuất Glycosinolate nhóm Indol-3-carbinol 43

III.5.1 Quy trình sản xuất TPCN viên nang sucur 45

III.5.2 Tiêu chuẩn sản phẩm TPCN - Viên nang SUCUR (gồm 11 mục) 47

4.1.1 Đánh giá đối với các nguyên liệu phục vụ nghiên cứu cũng như sản xuất 51

4.1.2 Đề tài đã xây dựng được công nghệ chiết xuất hợp chất có lưu huỳnh từ

các loại rau họ Chữ thập, với các kết quả

DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

SKLM : (Thin Layer Chromatography) Sắc ký lớp mỏng

H.P : Helicobacter pylori

RES : reticuloendothelial system) - hệ lưới nội mô

HDL : (high density lipoprotein) lipoprotein có phân tử lượng cao

ĐẶT VẤN ĐỀ

Mục tiêu và định hướng của ngành công nghiệp lương thực, thực phẩm (food industry) trong thế kỷ XXI là sự hội nhập (integration) của khoa học công nghệ lương thực, thực phẩm với công nghệ sinh học (biotechnology) và

y học nhằm tạo ra các sản phẩm mới có lợi cho sức khoẻ, tiện dụng, có chất

lượng cao, an toàn về mặt vệ sinh thực phẩm Các Thực phẩm chức năng –

TPCN (functional foods) là một trong những sản phẩm mới này và chúng đã được phát triển rất nhanh chóng đồng thời đã được thương mại hoá rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là loại thực phẩm chức năng được sản xuất

từ các loại rau, quả và nguồn tài nguyên thực vật

Do vậy, việc nghiên cứu và sản xuất TPCN đã đặt ra trước các nhà khoa học của các nước một lĩnh vực mới mẻ đầy triển vọng và hấp dẫn của thế kỷ 21 nhằm khai thác tiềm năng nguồn tài nguyên thiên nhiên nói chung

và các sản phẩm nông nghiệp nói riêng Các sản phẩm này, ngoài giá trị dinh dưỡng thông thường còn có thể phòng chống nguy cơ mắc các loại bệnh tật, đặc biệt là các bệnh hiểm nghèo như ung thư, xơ cứng động mạch, tiểu đường,

Một trong những TPCN được chú ý nghiên cứu đi từ các loại rau thuộc

Họ Chữ thập (Hiện nay gọi họ Cải – Brassicaceae) do trong các loại cây này

có các hoạt chất lưu huỳnh có các hoạt tính sinh học quý giá, không những phòng chống một số chứng bệnh nguy hiểm mang tính thời đại như ung thư béo phì, Cholesterol cao,… mà còn có hiệu quả đối với chứng bệnh thường

gặp cả ở người giàu và người nghèo: chứng bệnh đau dạ dày, tá tràng,… Một

trong các hoạt chất quý giá là glucosinolate nhóm sulforaphane và carbinol

Việc nghiên cứu các hoạt chất có lưu huỳnh nói trên của các loại rau họ Cải (tên cũ là họ Chữ thập), đặc biệt là suplơ xanh, đã được nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới, nhưng cho đến này chúng tôi chưa thấy có công

trình nào công bố ở Việt Nam Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ hợp chất có lưu huỳnh chiết xuất từ Súplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam” là hoàn tòan cần thiết và đúng hướng Công trình nghiên

cứu này nhằm các mục tiêu sau đây:

1) Xác định hợp chất glucosinolate nhóm sulforaphane và nhóm carbinol ở 3 thời điểm sinh trưởng và phát triển: Mầm giá, thời kỳ hoa nụ và thời kỳ hoa nở

Indol-3-2) Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh từ Suplơ

và cải xanh

3) Nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến 1 loại thực phẩm chức năng bằng cách phối chế các hoạt chất có lưu huỳnh chiết xuất được từ các loại rau nghiên cứu với bột nghệ vàng giàu curcumin, tumeric và ukon nhằm phục vụ cho nhóm người cao tuổi

Hướng nghiên cứu này của đề tài rất phù hợp với xu thế của thế giới

Đề tài sẽ đóng góp phần khiêm tốn của mình về mặt lý luận cũng như thực tiễn trong lĩnh vực nghiên cứu hợp chất có lưu huỳnh của suplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam Đồng thời việc sử dụng chế phẩm của hợp chất lưu huỳnh thu được nhằm sản xuất một loại thực phẩm chức năng cũng sẽ có một ý nghĩa quan trọng trong việc phục vụ đời sống cộng đồng và tạo thị trường tiêu thụ cho các loại rau họ Cải của nông dân các vùng trồng rau, góp phần nhỏ bé của mình trong việc xóa đói giảm nghèo và cải thiện đời sống nhân dân Sản phẩm TPCN của đề tài cũng sẽ góp phần trong sự nghiệp chăm sóc sức khoẻ cộng đồng, đặc biệt là trong việc phòng và hỗ trợ điều trị một số bệnh phổ biến như bệnh về tiêu hoá, bệnh về mắt, cao huyết áp, ung thư, v.v

PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ TPCN &CÁC LOẠI RAU HỌ CẢI

I.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất TPCN và TPCN từ rau Họ Cải trên thế giới và ở Việt Nam

I.1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất các loại TPCN trên thế giới

Những năm gần đây, nhờ những thành tựu mới của khoa học công nghệ một số nước đã tạo ra được các loại thực phẩm thuốc hay còn gọi là thực phẩm chức năng (functional food) Các nước Tây Âu gọi đây là dược phẩm dinh dưỡng (nutraceutics) hay thực phẩm bổ sung dinh dưỡng (food supplement), còn Trung Quốc gọi là thực phẩm bổ dưỡng bảo vệ sức khoẻ Các loại thực phẩm này nằm ở ranh giới giữa thực phẩm và thuốc chữa bệnh

Theo dự báo của các chuyên gia thì “thức ăn của con người trong thế

kỷ XXI là thực phẩm chức năng” Thức ăn không chỉ đảm bảo đủ calo, ngon,

an toàn, mà còn phải chứa các hoạt chất sinh học (HCSH) tự nhiên cần cho sức khoẻ và sắc đẹp, không chỉ điều khiển được các hoạt động chức năng của từng bộ phận trong cơ thể, tạo cho con người khả năng miễn dịch cao, chống

sự lão hoá, tăng tuổi thọ, mà còn giúp con người phòng chống được một số bệnh, kể cả ung thư

Thị trường thực phẩm chức năng là một trong những thị trường thực phẩm tăng trưởng nhanh nhất, hơn 10% hàng năm Riêng Mỹ chiếm tới 1/3 thị trường thế giới (khoảng 23 tỷ USD), thị trường Châu Âu đạt khoảng 19 tỷ USD, Châu Á đạt 6 tỷ USD,… Chỉ tính riêng các loại TPCN dùng các chất bổ sung có nguồn gốc từ cây cỏ, rau, quả ở Mỹ đã có giá trị là 3,5 tỷ USD Các nước phát triển có xu hướng ưa chuộng các thực phẩm chức năng hơn là dùng thuốc, theo quan điểm phòng bệnh hơn chữa bệnh Chính vì vậy, đa số các tập đoàn sản xuất thuốc đang chuyển sang sản xuất thực phẩm chức năng và tìm được đối tượng tiêu thụ lớn hơn Các chuyên gia kinh tế đã tính toán rằng,

doanh thu hàng năm của các loại thực phẩm chức năng đã vượt con số 100 tỷ USD

Trong các nước láng giềng của Việt Nam thì Trung Quốc là nước có truyền thống sản xuất và sử dụng TPCN đi từ nguồn tài nguyên sẵn có trong nước, đặc biệt là các chất bổ sung có lợi cho sức khỏe từ các loại cây cỏ, rau quả Vì vậy, TPCN của Trung Quốc rất đa dạng và phong phú không những được sử dụng phổ biến trong nước mà còn xuất khẩu rộng rãi khắp nơi trên thế giới Chỉ tính đến năm 2002, Trung Quốc đã sản xuất 3418 sản phẩm TPCN có tác dụng đối với 24 chức năng xác định (giảm cholesterol, giảm mỡ trong máu, giảm đường trong máu, giảm huyết áp, tăng sức khỏe, sáng mắt, cải thiện hệ thống tiêu hóa, hệ thống tuần hoàn,… ) Trung Quốc đã xây dựng

“Thung lũng thuốc” lớn nhất thế giới để sản xuất dược phẩm và TPCN và đồng thời là nước có nhiều thành công trong việc nâng cấp công nghệ y dược

cổ truyền thành công nghệ cao

Tại các nước trong khu vực, việc ứng dụng công nghệ sinh học (CNSH) trong sản xuất thuốc và thực phẩm chức năng cũng đang được quan tâm như ở Thái lan, Malaysia Đặc biệt Malaysia đã xây dựng Viện CNSH Dược phẩm nằm trong “Thung lũng sinh học - Bio Valley”

Những thành tựu của công nghệ enzyme - một mũi nhọn của CNSH đã tạo ra nhiều sản phẩm mới Ngoài việc tạo ra các Peptid ngắn dùng trong TPCN để điều khiển hệ enzyme của cơ thể, như các dipeptid có tác dụng chống tăng huyết áp, tetrapeptid chống thụ thai, heptapeptid ức chế việc hình thành di căn, hexa-decapeptid kích thích sự tăng miễn dịch, người ta còn nghiên cứu sử dụng enzyme nội sinh như một chất xúc tác để tạo ra các sản phẩm theo ý muốn, như Myrosinase trong rau Họ cải thủy phân các glucosinolate tạo ra các Aglycon: sulforaphane và Indol-3-carbinol,

Có thể khẳng định rằng, ngày nay các loại thực phẩm chức năng, sẽ góp phần cụ thể hoá một nguyện vọng xa xưa của loài người trên trái đất: Thức ăn của chúng ta sẽ là những vị thuốc giúp chúng ta bảo vệ sức khỏe

Một số sản phẩm TPCN của thế giới trên thị trường Việt Nam

Trên thị trường Việt Nam các sản phẩm TPCN rất phong phú và đa

dạng, hầu hết nhập từ các nước phát triển như Mỹ, các nước châu Âu, Nhật Bản và Trung Quốc

Mỹ (Ultimate Nutrition và Mega-Pro) đã đưa ra thị trường loại thực phẩm “làm đẹp” (cosmetic food) Một số thực phẩm “thông minh” đã xuất hiện có chứa các hoạt chất sinh học cần cho hoạt động của cấu trúc não bộ Các chế phẩm chống oxy hóa, chống lão hóa khá phong phú (Coenzyme Q10), được bào chế từ các hoạt chất sinh học như selen hữu cơ, carotenoid, các vitamin A, C, E, allicin, zingerol, và các tiền hormone steroid (từ động vật) vốn có tác dụng khử các gốc tự do, kích hoạt các enzyme kháng oxy hoá trong cơ thể, có tác dụng rất tốt trong việc chăm sóc vóc dáng và làn da của người Các nước châu Âu cũng đã giới thiệu một số thực phẩm “thông minh”

có chứa các hoạt chất sinh học cần cho hoạt động của cấu trúc não bộ Ngoài

ra còn có dòng thực phẩm tăng cân Massive Whey, giúp cho người sử dụng luôn giữ được cơ thể cân đối và khỏe mạnh Một số thực phẩm hỗ trợ các chức năng chống viêm nhiễm, chống lão hóa, tăng sức bền (Glutamin, Coenzyme Q10, Creatine Monohydrate) cũng đã xuất hiện Các sản phẩm này giúp người sử dụng có một cơ thể mạnh khỏe, cân bằng, luôn ở trạng thái hưng phấn, sẵn sàng với công việc và lúc nào cũng thể hiện sự tươi trẻ Có một số loại thực phẩm chức năng khác như TPCN hỗ trợ giảm mỡ, tăng cường hormone sinh dục (Died Ripped, Ultimate Burner, Ultra ripped, Tribulus ) cũng đã có mặt trên thị trường thế giới và đã được giới thiệu tại thị trường Việt Nam

Nhật Bản (Công ty Sakyo) đã đưa ra thị trường loại thực phẩm “làm đẹp”, thức ăn mỹ phẩm (cosmetic food) và nhiều sản phẩm kỳ diệu khác như:

Đồ uống có ga cho người có quá nhiều axit và huyết áp cao; chế phẩm từ vây

cá mập làm tăng khả năng miễn dịch cho cơ thể; chế phẩm từ thịt rùa có khả năng chống tai biến mạch máu não

Trung Quốc có các sản phẩm TPCN nhiều nhất ở Việt Nam như: Hải văn huyết nguyên (chế biến từ con ốc vằn); Tinh hoa khẩu phục dịch (dung dịch uống từ hoạt chất có cấu trúc phân tử 1-6 fructose diphosphate); Dung dịch cường lực sĩ (thuốc bổ thận); Viên nang ngự lộc tinh (từ máu hươu + giao cổ lan + phục linh); chế phẩm Khang Thai (sản phẩm hợp tác Mỹ - Trung Quốc dùng cho vận động viên), vv Ngoài ra còn xuất hiện một số loại thực phẩm chức năng của Hàn Quốc như Ribozinc, Stimol, Belaf, cung cấp cho cơ thể các nguồn bổ sung vitamin, khoáng chất

Trên thị trường Việt Nam, các loại TPCN chế tạo từ rau Họ cải của nước ngoài hầu như chưa thấy xuất hiện, mặc dù các nhà nghiên cứu của trường Đại học Hopkins (Mỹ) đã sản xuất chế phẩm Sulforaphane cung cấp cho thị trường nhằm nâng cao thị lực của mắt, phòng chống đau và ung thư dạ dày Một số sản phẩm kem xoa có chứa sulforaphane chống tia cực tím, phòng chống ung thư da Nam Tư (cũ) đã đăng ký thương phẩm dịch chiết sulforaphane và sulforaphane trong mật ong hỗ trợ phòng chống ung thư Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu thành công quy trình công nghệ bảo tồn và chiết xuất các hoạt chất quý báu nói trên Bên cạnh

đó, có nhiều Công ty trên thế giới đã sản xuất và thương mại hóa rất nhiều chế phẩm chứa hai hoạt chất sulforaphane và Indol-3-carbinol dạng viên nén, viên nang mềm, viên nang cứng rất thuận tiện cho người dùng Nguồn nguyên liệu sản xuất sulforaphane chủ yếu từ Broccoli và “siêu Broccoli” Một ví dụ điển hình là ở Châu Âu và Mỹ rất thịnh hành viên Broccoli Sprouts Standardized

I.1.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất các loại TPCN ở Việt Nam

Ở Việt Nam hiện nay, việc nghiên cứu tạo ra các thực phẩm chức năng với phương châm “kết hợp công nghệ cổ truyền mang bản sắc dân tộc với công nghệ hiện đại” đang là hướng nghiên cứu rất lý thú và có lợi thế, bởi thế hầu hết các Công ty Dược phẩm đều có sản xuất TPCN

Từ việc sử dụng bột cóc làm thuốc chống bệnh còi xương cho trẻ em, việc sử dụng côn trùng và các động vật rừng với mục đích làm chất bồi bổ sức khỏe và làm thuốc chữa bệnh, đến việc sử dụng nhiều loại sản phẩm biển có giá trị dinh dưỡng cao, dược liệu quý có tác dụng “hồi xuân cường lực, cải lão hoàn đồng” ví dụ như “nhất yến sào, nhì bào ngư”, món ăn “Bát trân” gồm 8 loại hải sản quý phục vụ các bữa yến tiệc trong cung đình khi xưa, vv đều là những kinh nghiệm quý báu mà tổ tiên cha ông ta đã đúc rút được từ bao đời nay

Gần đây, một số thực phẩm chức năng do Việt Nam sản xuất trên cơ sở ứng dụng CNSH nhằm nâng cấp công nghệ cổ truyền đã được đưa ra thị trường phục vụ nội tiêu và xuất khẩu Có thể nêu lên các công trình nghiên cứu của GS.TSKH Nguyễn Tài Lương để làm ví dụ minh họa, một số chế phẩm như viên nang Hải sâm (từ hải sâm), Rabiton và Rabitam (từ rắn biển), Hagaton (từ hải long, cầu gai) Hay như Pantocrin từ nhung hươu sao Việt Nam, rượu Tam xà, rượu Tắc kè, rượu Hải sâm, vv , trong đó, rượu bổ Tam

xà (kích thích hệ tiêu hoá, hệ tuần hoàn, bổ dương, trị thấp khớp) đã được sản xuất bằng công nghệ enzyme có chất lượng cao Đó là các chế phẩm nhuận gan, lợi mật, tạo máu, dưỡng não, sáng mắt, tăng cường sinh lực Những năm gần đây, một số sản phẩm từ tài nguyên sinh vật rừng và biển cũng đã được sản xuất dưới dạng viên nang, viên nén, dung dịch uống, Viên rong biển cho người tiểu đường, huyết áp, tim mạch được sản xuất trên dây chuyền hiện đại tại nhiều xí nghiệp dược phẩm trong nước cũng đã được triển khai

Khó mà thống kê hết các sản phẩm TPCN do trong nước sản xuất Loại TPCN từ các loại rau họ Cải chưa thấy dạng thương phẩm nào do trong nước sản xuất, tất cả chỉ được các phương tiện báo chí và trên mạng giới thiệu các loại rau mầm, trong đó có rau họ Cải Việt Nam có rất nhiều loại rau xanh, là thực phẩm không thể thiếu của bữa ăn hàng ngày của người Việt Đứng đầu

về chủng loại và sản lượng rau xanh của Việt Nam là các loại rau thuộc họ Cải (Brascaceae) Cũng như các loại rau xanh khác, rau họ Cải được sử dụng

rộng rãi và thường xuyên của mọi tầng lớp nhân dân như là một thực phẩm thông thường nhằm bổ sung các chất dinh dưỡng khác ngoài các chất dinh dưỡng cơ bản: hydrat cacbon, protein, lipid,… Ở Việt Nam, chưa có nhiều công trình nghiên cứu một cách hệ thống về các hoạt chất sinh học quý báu của các loại rau xanh nói chung, của các rau họ Cải nói riêng, cho nên chưa khai thác được các tiềm năng có giá trị sử dụng và giá trị kinh tế cao của rau, đặc biệt là một vài loại rau họ Cải

I.2 Tổng quan về các loại rau họ Cải

I.2.1 Thực vật học

Họ Cải (Brassicaceae), còn gọi là họ Thập tự (Cruciferaceae), là một

họ thực vật có hoa Họ này chứa một số loài có tầm quan trọng về mặt kinh tế, cung cấp nhiều loại rau về mùa đông trên khắp thế giới Các loại cây trồng

trong họ này gần như đều có chứa chữ cải trong tên gọi Chúng bao gồm cải

bắp, cải bông xanh, súp lơ, cải brussels, cải xoăn (tất cả đều là các giống cây

trồng từ một loài là Brassica oleraceae), cải làn, cải củ Thụy Điển, cải xoăn

nước mặn, cải củ, cải thìa và su hào Các thành viên khác được biết đến nhiều của họ Brassicaceae còn có cải dầu (gồm cải dầu Canola và các loại khác), mù tạc, cải ngựa, cải canh, mù tạc Nhật và cải xoong Thành viên được nghiên

cứu nhiều và kỹ nhất của họ Cải là sinh vật mẫu Arabidopsis thaliana

Họ này trước đây được gọi là Cruciferae ("thập tự"), do bốn nhánh trên

hoa của chúng trông tương tự như hình thập tự Nhiều nhà thực vật học vẫn còn gọi các thành viên của họ này là các loài "hoa thập tự" Theo điều 18.5 của ICBN (Quy tắc St Louis) thì Cruciferae được coi là tên gọi hợp lệ và vì thế nó là tên gọi khác của họ Cải được chấp nhận Tên gọi Brassicaceae có

nguồn gốc từ chi điển hình của họ là chi Brassica

Quan hệ gần gũi giữa họ Brassicaceae và họ Bạch hoa (Capparaceae),

một phần là do các thành viên trong cả hai nhóm này đều sản sinh ra các hợp chất glucosinolate (dầu cải) Công trình nghiên cứu gần đây (Hall và cộng sự.,

2002) cho rằng Capparaceae theo định nghĩa truyền thống là cận ngành trong

tương quan với họ Brassicaceae, với chi Cleome và một số chi họ hàng khác

là có quan hệ họ hàng gần gũi với họ Brassicaceae hơn là so với các chi còn lại trong họ Capparaceae Hệ thống APG II vì thế đã hợp cả hai họ này thành một họ lớn dưới tên gọi Brassicaceae Các hệ thống phân loại khác vẫn tiếp tục công nhận họ Capparaceae nhưng với định nghĩa chặt chẽ hơn, hoặc là đưa

cả chi Cleome và các họ hàng gần của nó vào trong họ Brassicaceae hoặc là

công nhận chúng như một họ riêng dưới tên gọi Cleomaceae Trên website của APG, truy cập ngày 7 tháng 5 năm 2007 thì APG tách chúng thành 3 họ

riêng biệt

Họ này bao gồm các loài cây thân thảo với chu kỳ sống là một, hai năm hay lâu năm Các thành viên trong họ chủ yếu có các lá mọc so le (ít khi mọc đối) Phần lớn các loài có hợp chất glucosinolate có mùi hăng đặc trưng vốn thường gắn liền với các loại rau cải

Tầm quan trọng của họ Cải trong việc cung cấp rau cho con người đã dẫn tới việc tạo giống chọn lọc trong suốt chiều dài lịch sử của loài người Brassica oleraceae, một loài cây hoang dại ở khu vực Địa Trung Hải và châu

Âu ven Đại Tây Dương, là tổ tiên của cải bắp, cải brussels, cải bông xanh, su hào, súp lơ, cải xoăn và gần đây nhất là súp lơ bông xanh, một loại cây lai ghép giữa cải bông xanh và súp lơ

I.2.2 Thành phần hoạt chất của các loại rau họ Cải

Rau họ cải có nhiều loại hoạt chất khác nhau: giàu các loại vitamin, các khoáng chất và dầu béo, acid erucic, … Trong khuôn khổ đề tài, đối tượng được nghiên cứu là nhóm hoạt chất có lưu huỳnh, nhóm hoạt chất có các tác

dụng sinh học quý báu

I.2.2.1 Hoạt chất có lưu huỳnh và hoạt tính sinh học của chúng

Các glucosinolate đều thuộc các chất đặc hiệu có mặt trong các loại rau

họ Cải.Các loại rau cải như Cải hoa xanh (Broccoli), Cải bắp (Cabbage), Cải súp lơ (Cauliflower), mầm cải Brussel (Brussels sprouts) và Cải boc choi (bok choi) đã được báo chí, các phương tiện truyền thông cho là một nguồn thực phẩm phòng ung thư tốt Ngày nay, người ta đã biết khoảng 90 glucosinolate, các chất này đều là acid S- β – (D – 1 - glucopyranosyl) alkylthio – oxime – O – sulphate Khi thủy phân nhờ enzyme dưới tác dụng của myrosinase có trong các loại rau họ Chữ thập đã xảy ra sự phân giải theo các giai đoạn sau: bắt đầu muối của acid sulfuric sẽ được giải phóng, sau đó glucose và aglycone sẽ được hình thành Tùy theo pH của môi trường, tùy theo cấu tạo của các gốc aglycone, các sản phẩm phân giải khác nhau có thể được hình thành Khi thủy phân bằng enzyme, các sản phẩm phân giải này chủ yếu là isothiocyanate, thiocyanate và nitril Cả 2 loại isothiocyanate và thiocyanate đều là những hợp chất rất quan trọng trong vấn đề diệt khuẩn Quan trọng nhất là glucosinolate nhóm sulforaphane và indol-3-carbinol

a Glucosinolate nhóm sulforaphane: Glucosinolate nhóm này là loại

glycoside có phần aglycone có cấu trúc sulfonyl – R

(R)-1-isothiocyanto-4-methyl-R: Buten đó là sulforaphene

R: Butan, đó làsulforaphane – aglycone của glucoraphanine

glucoraphanine (-)-(R)-sulforaphane

Glucoraphanine còn gọi là sulforaphane glucosinolate có ở hầu hết trong các loại rau họ Cải, nhiều nhất ở cây súp lơ xanh, nhưng hàm lượng rất thấp và biến động rất lớn, khoảng 10 - 50 lần tùy theo thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây [2, 11] Điển hình như cây Broccoli olivera Italia (Súp lơ

xanh của Ý) hàm lượng sulforaphane ở mầm (≈1,5%) gấp 20 - 50 lần so với cây trưởng thành lúc thu hoạch (≈ 0,04 – 0,17 %)

Các glucosinolate nói chung, glucoraphanine rất nhạy cảm đối với tác động của môi trường, đóng gói và bảo quản ở công đoạn sau thu hoạch [27] Súp lơ xanh bảo quản ở nhiệt độ thường, sau 3 - 4 ngày, và dưới tác dụng của nhiệt độ cao (đun sôi, xào, nấu chín…), các hoạt chất glucosinolate bị phá hủy gần hết [14, 25, 27]

Bản thân glucoraphanine đã có hoạt tính sinh học, phần aglycone của

nó (sulforaphane và indol-3-carbinol), có mức độ hoạt tính cao hơn Sulforaphane và indol-3-carbinol có tác dụng kháng oxy hóa gián tiếp, chúng không trực tiếp trung hòa các chất ôxy hóa trong cơ thể như peroxid, lipid peroxid, các gốc tự do mà bảo vệ, kích thích các enzyme có chức năng trung hòa, đào thải các độc chất, các chất ô xy hóa, các gốc tự do như oxidase quinone NADPH, enzyme oxy hóa khử (E.C.1.6.99.2) và enzyme dẫn truyền glutathione (E.C.2.5.1.18) Đồng thời chúng lại kìm hãm các enzyme tạo ra các chất có hại đối với cơ thể như: xanthin – oxidase, điều đó làm cho hoạt tính chống oxi hóa kéo dài và liên tục Đây là một phạm vi hoạt động rộng, khép kín, loại trừ nhiều gốc tự do Nó như một đội quân kháng ôxy hóa, sẵn sàng trung hòa gốc tự do cả một thời gian dài, và tiếp tục có hiệu quả trong

cơ thể, ít nhất là một ngày, thậm chí ngay cả sau khi không còn trong cơ thể Tác dụng của glucoraphanine là kéo dài việc kích thích enzyme pha 2 kháng ôxy hóa đóng vai trò quan trọng ở trạng thái tự nhiên của cơ thể, giải độc những chất gây bệnh ung thư trước khi chúng có thể làm hư hại các tế bào [20, 22, 23]

Năm 1992, các nhà khoa học ở Trường Đại học Johne Hopkins đã phát hiện giá trị phòng chống nhiều loại ung thư của các loại rau họ Cải nói trên do các hợp chất glucosinolate, đặc biệt là sulforaphane và Indol-3-carbinol mang lại như ung thư tuyến tiền liệt, và ngăn chặn sự tăng trưởng những tế bào ung thư ruột kết, ung thư da [15, 30]

Trên hệ tim mạch sulforaphane có tác dụng giảm chứng tăng huyết áp

và sự viêm tấy trong hệ tim mạch TS Juurlink, trường đại học Saskatchewan, Canada đã cho biết "mặc dầu cần nhiều nghiên cứu hơn để hoàn toàn thiết lập mối liên hệ giữa SGS và cải thiện sức khỏe cho trái tim, nhưng những nghiên cứu ban đầu cho kết quả rất đáng khích lệ” Thực nghiệm trên chuột khi cho chúng ăn thức ăn giàu glucoraphanine – đã thể hiện cơ chế tăng cường việc kháng ôxy hóa của mô tế bào, giảm bớt viêm và cải thiện bệnh tim, giảm viêm cơ tim, động mạch và thận.Các nghiên cứu của Trường đại học Y khoa Johne Hopkins còn chỉ ra rằng, cho chuột ăn mầm bông cải xanh sẽ phòng ngừa được việc tăng huyết áp, bệnh tim và đột quỵ

Đối với đường tiêu hóa, sulforaphane có tác dụng làm sạch hóa chất độc ở ống tiêu hóa, có tác dụng chống vi khuẩn HP, phòng chống viêm loét dạ dày và ung thư dạ dày Theo các nhà nghiên cứu ở Trường đại học Y khoa Johne Hopkins, mầm cây cải hoa và cải hoa chứa hoạt chất sulforaphane, chất này tiêu diệt Helicobacter pylori (HP), vi khuẩn gây ra việc loét dạ dày và phần lớn các loại ung thư dạ dày Các nghiên cứu trước đây của một số tác giả khác cũng đã cho thấy, sulforaphane ngăn ngừa việc tiến triển của khối u và tiêu diệt vi khuẩn gây loét và ung thư dạ dày [1, 12, 14, 17]

Sulforaphane còn có tác dụng phòng chống tác động của tia cực tím, bảo vệ da chống tác động của các tia bức xạ, phòng chống thoái hóa hoàng điểm của người cao tuổi và hỗ trợ phòng chống một số bệnh ung thư [13, 16,

20, 26, 34] Các nhà nghiên cứu đã phát hiện sulforaphane, bảo vệ được mắt khỏi bị tổn thương do tia tử ngoại Tế bào võng mạc mắt cực kỳ nhạy cảm đối với tổn thương do các chất oxy hóa gây ra, nhất là những chất do ánh sáng tạo thành Mặc dù, nhiều quá trình ở mắt giúp mắt giảm tổn thương, song mắt thường mất dần khả năng này khi về già Đây là nguyên nhân đầu tiên và chủ yếu của chứng bệnh thoái hóa hoàng điểm tuổi già dẫn đến mù lòa Để chống lại tổn thương này, một chiến lược lâu dài tuy đơn giản nhưng rất quan trọng

là dành chỗ cho sulforaphane

b Glucosinolate nhóm Indol – 3 - carbinol

Glucobrassicine Quan trọng nhất trong nhóm này là Glucobrassicine có mặt ở một số rau họ Cải như: cải hoa xanh, cải bắp, súp lơ, mầm cải Brussel và cải boc choi Dưới tác dụng của enzyme hay của acid, glucobrassicine bị thủy phân tạo thành đường glucose và Indol-3carbinol và Diindolylmethane - sản phẩm Dimer hóa của Indol - 3carbinol Khoảng hơn thập niên gần đây cũng như sulforaphane, nhóm hoạt chất này được báo chí, các phương tiện truyền thông cho là một nguồn thực phẩm phòng ung thư tốt

Đã có nhiều nghiên cứu về tác dụng của các loại thực phẩm được bổ sung các hoạt chất kể trên trong việc hỗ trợ ngăn ngừa ung thư Glucobrassicine và sản phẩm thủy phân của nó có tác dụng kháng ôxy hóa theo cơ chế gián tiếp tương tự glucosinolate nhóm sulforaphane Được quan tâm nhiều hơn về tác dụng hỗ trợ phòng chống chứng bệnh ung thư có yếu tố

do hormone.[5, 8] khởi đầu bằng việc nghiên cứu chứng minh rằng cả Cải hoa xanh và Diindolylmethane tinh khiết hoặc I3C [31, 32] đều ngăn ngừa được ung thư vú do hóa chất trên động vật thí nghiệm Việc mở rộng sử dụng chúng cho phụ nữ trong dinh dưỡng dự phòng (preventive nutrition) đã đem lại kết quả tốt, chúng có tác dụng giảm nguy cơ ung thư vú [33] và làm giảm đến tiêu biến loạn sản cổ tử cung giai đoạn cuối [6] Các chất tự nhiên này ngày càng có mặt nhiều hơn trong các sản phẩm bổ sung thực phẩm theo hướng tác dụng giúp chuyển hóa Estrogen tốt hơn, rất tốt đối với phụ nữ tiền mãn kinh

Trong những năm 1990, người ta đã phát hiện việc bổ sung thực phẩm của cả Diindolylmethane và I3C gắn liền với sự chuyển dịch quá trình chuyển hóa Estrogen theo hướng có lợi [21] Chế phẩm Diindolylmethane và I3C dùng làm chất bổ sung thức ăn đã được chứng minh làm tăng việc Hydroxyl hóa Estrogen ở vị trí C-2, tăng tỷ lệ 2/16 các sản phẩm chuyển hóa Estrogen [18, 33] Diindolymethane cũng đã được thực nghiệm chứng minh là có tác dụng điều trị ung thư vú ở động vật [9] Trong nghiên cứu này, ung thư vú thực nghiệm ở động vật được gây ra bởi Dimenthylbenzanthracene (DMBA) Sau khi khối u hình thành, mới bắt đầu tiến hành điều trị bằng Diindolmethane, ứng với liều đang dùng trong nghiên cứu trên người, Diindolymethane làm ngừng hoàn toàn sự phát triển của khối u

Đối với nam giới, Estrogen bắt đầu tích lũy trong tuyến tiền liệt từ độ tuổi 50 [19] và gắn liền với sự phì đại của tuyến tiền liệt [24] Nam giới dùng Diindolylmethane có thể giảm thiểu hoặc tránh được gia tăng việc chuyển hóa Testosterone, đặc biệt là những biến đổi không mong muốn từ Testosterone thành Estrogen, tăng lực cho nam giới và giảm nguy cơ ung thư tuyến tiền liệt [28] Một nghiên cứu gần đây trên nam giới ở Seattle (Mỹ) đã chứng tỏ ăn rau cải mỗi tuần 3 lần có thể làm giảm tỷ lệ ung thư tuyến tiền liệt xuống gần một nửa [10] Thí nghiệm cả trên động vật và trên người đều chứng tỏ Diindolylmethane có tác dụng ổn định sức khỏe tốt hơn I3C Tác dụng khi bổ sung vào thực phẩm của Diindolymethane và I3C đang tiếp tục được nghiên cứu rộng rãi [7, 29]

I.2.2.2 Ứng dụng của hoạt chất có lưu huỳnh trong TPCN

Hoạt chất có lưu huỳnh được chiết xuất từ các loại rau họ Cải như sulforaphane, Indol-3-carbinol và glycoside của nó không đóng vai trò như các chất kháng oxy hóa trực tiếp: Vitamin C, Vitamin E, Curcumin,… Các chất này thu gom và quét sạch các gốc tự do hoặc các phân tử chất oxy hóa khác tại một thời điểm nào đó Các hoạt chất có lưu huỳnh vốn được chiết xuất từ các loại rau họ Cải không tác dụng trực tiếp trên những gốc tự do,

thay vào đó chúng điều chỉnh hoặc thúc đẩy hoặc tăng cường việc bảo vệ hệ thống và chức năng kháng oxy hóa pha 2 enzyme tự nhiên của cơ thể như là chất kháng oxy hóa gián tiếp mạnh, để cho chính cơ thể chống lại những gốc

tự do Điều đó có nghĩa là chúng không bảo vệ cho một bộ phận hay một cơ quan riêng rẽ nào mà bảo vệ cho toàn bộ cơ thể Chúng cũng có tác dụng kéo dài hơn trong cơ thể vào khoảng bốn tới năm ngày trong tế bào sau khi uống Các công ty, các hãng sản xuất lớn trên thế giới sản xuất và chế biến thực phẩm đã sử dụng các loại hoạt chất đó để bổ sung vào thực phẩm chức năng nhằm tăng tính miễn dịch và phòng chống một số bệnh Các khả năng ứng dụng của hợp chất chứa lưu huỳnh trong rau họ Cải được kể đến nhiều nhất là: Hỗ trợ và phòng ngừa bệnh ung thư, đặc biệt hỗ trợ việc phòng ngừa nguy cơ ung thư dạ dày tá tràng, ruột kết, tuyến tiền liệt; Phòng ngừa ngộ độc

do khói thuốc lá và chống độc cho những người nghiện hút thuốc lá; Phòng chống một số bệnh ở người cao tuổi, người già

a) Hỗ trợ và phòng ngừa bệnh ung thư, đặc biệt hỗ trợ việc phòng ngừa nguy

cơ ung thư dạ dày tá tràng, ruột kết, tuyến tiền liệt…

Nguy cơ bị ung thư có ở nhiều người, chúng ta nên phòng và chống ở giai đoạn “cửa sổ”, tức là ở khoảng thời gian 10 - 20 năm trước khi các biểu hiện lâm sàng của ung thư đã rõ ràng May mắn thay cho loài người, chỉ bằng

ăn kiêng với một số thực phẩm thực vật chúng ta có thể chiến thắng bệnh ung thư nguy hiểm Một số trong các thực phẩm đó là các loại rau cải họ Thập tự (Cải súp lơ, cải bắp, cải xanh, su hào, củ cải ) Hoạt tính chống ung thư của sulforaphane vốn có khả năng thúc đẩy hoạt tính các enzyme kháng oxy hóa trong gan, liên tục kìm hãm những chất gây bệnh ung thư, chuyển các chất đó sang dạng khác và dễ dàng loại trừ khỏi cơ thể

Vi khuẩn HP đó không những luôn luôn gây ra sự loét dạ dày mà còn gia tăng đáng kể ung thư dạ dày và là nguyên nhân chính của các triệu chứng phức tạp liên quan đến dạ dày, bao gồm viêm dạ dày, viêm thực quản, và tăng việc tiết acid clohydric ở dạ dày Diệt trừ vi khuẩn HP rất khó khăn, đặc biệt

là khi nó đã kháng lại kháng sinh thông thường và do nó có thể chui vào trong

tế bào lớp niêm mạc dạ dày, nơi mà chúng có thể tránh tác dụng của các loại thuốc Tuy nhiên, các nhà khoa học đã phát hiện thấy sulforaphane tiêu diệt

HP bất chấp vi khuẩn đó ở trong hoặc bên ngoài tế bào dạ dày, thậm chí cả việc nó kháng lại thuốc kháng sinh thường sử dụng

Hiện nay, với những nghiên cứu mới đã mở ra lợi ích tiêu diệt HP của cải hoa Theo Fahey, nhà sinh lý học thực vật đã viết, "một vài vùng của Trung - Nam châu Mỹ, Châu Phi và Châu Á có tới 80 - 90 % số dân bị nhiễm Helicobacter, điều đó có liên quan với tình trạng nghèo nàn và điều kiện vệ sinh kém cải thiện Ngay với các nước phát triển như Mỹ xấp xỉ 50 % người già ≥ 50 tuổi đều dương tính với HP Mầm cây cải hoa và cải hoa có thể mang lại lợi ích to lớn trong việc phòng ngừa bệnh ở các nước của thế giới thứ ba, nơi mà HP được truyền nhiếm rất phổ biến và thuốc kháng sinh thì rất đắt và rất tốn kém đối với người nghèo

Thiếu hụt hoặc rối loạn hormone sinh dục của cả Nam giới lẫn Nữ giới

là nguyên nhân của một số chứng bệnh gây nhiều phiền toái trong sinh hoạt,

và có thể dẫn đến bệnh u tuyến tiền liệt (ở nam giới), u đường sinh dục, u vú (ở nữ giới)

Đối với phụ nữ, Indol-3-carbinol, diindolylmethane có tác dụng giảm nguy cơ ung thư vú nguyên phát, ung thư vú thực nghiệm, làm thoái lui đến tiêu biến loạn sản cổ tử cung giai đoạn cuối Ngoài ra diindolylmethane còn cải thiện triệu chứng tiền mãn kinh, điều đó được đánh giá bằng việc giảm hiện tượng tiểu đêm, mót tiểu, tiểu ít và không hết, gìn giữ cho cổ tử cung được bình thường và giảm đau bụng kinh

Đối với nam giới, nhiều tài liệu đã đúc kết Estrogen bắt đầu tích lũy trong tuyến tiền liệt từ độ tuổi 50 và gắn liền với sự phì đại của tuyến tiền liệt Nam giới dùng Diindolylmethane giảm thiểu hoặc tránh được sự gia tăng chuyển hóa Testosterone, đặc biệt biến đổi không mong muốn Testosterone thành Estrogen Diindolylmethane mang lại sự cải thiện rõ rệt chức năng

tuyến tiền liệt, điều đó được đánh giá bằng việc giảm hiện tượng tiểu đêm, mót tiểu, tiểu ít và không hết ở nam giới trung niên và cao tuổi

b) Phòng ngừa ngộ độc do khói thuốc lá và chống độc cho những người nghiện hút thuốc lá

Tác dụng kháng oxy hóa của các glucosinolate và Aglycone của chúng được ứng dụng phòng chống các chất độc xâm nhập vào cơ thể, trong đó đáng

kể chống độc hại của khói thuốc lá Nghiên cứu trên 60 người nghiện thuốc dùng dịch chiết toàn phần mầm cây súp lơ đã thu được kết quả rất khả quan Việc sản sinh, thậm chí tàng trữ gốc tự do (peroxid, lipid peroxid,…) trong

cơ thể đã giảm bớt, hàm lượng các chất kháng oxy hóa trong cơ thể, chất khử Glutathione (GSH) và Vitamin E và C đều tăng thêm Việc sử dụng dịch chiết toàn phần mầm cây súp lơ cũng kích thích việc tăng trưởng các enzyme kháng oxy hóa, enzyme chống ung thư trong huyết tương như enzyme Quinone NADPH, enzyme oxy hóa khử (E.C.1.6.99.2) và enzyme dẫn truyền Glutathione (E.C.2.5.1.18); đồng thời làm giảm hoạt tính enzyme oxy hóa Xanthin- enzyme sản sinh ra các gốc oxy tự do

c) Phòng chống một số bệnh ở người cao tuổi, người già

Ở người cao tuổi toàn cơ thể lão hóa, hệ miễn dịch suy giảm cho nên sức đề kháng giảm,… biểu hiện các suy giảm thường nhận thấy là giảm trí nhớ, tim mạch không khỏe, dễ bị cao huyết áp, có thể bị nhồi máu cơ tim, thiếu hụt hoặc rối loạn hormone Glucoraphanine có thể giảm huyết áp cao, bệnh tim và đột quỵ Kết quả nghiên cứu của Viện Hàn lâm Khoa học Mỹ về 4 vấn đề được công bố, xuất bản trong tháng 5 - 2007, cho thấy rằng hợp chất toàn phần trong mầm Cải hoa có thể bảo vệ chống lại tress Oxy hóa, có thể giảm huyết áp cao, sự nguy hiểm của bệnh tim mạch

Việt Nam có rất nhiều loại rau thuộc họ Cải, đặc biệt là suplơ và cải xanh, có trữ lượng lớn ở Hà Nội, Lào Cai, Đà Lạt,… và ở nhiều địa phương khác Tuy nhiên, chưa có một công trình nghiên cứu nào có hệ thống về các hoạt chất sinh học quý báu (đặc biệt là hoạt chất có lưu huỳnh) vốn có các tác

dụng phòng và chống một số chứng bệnh Riêng đối với việc nghiên cứu sự chiết xuất các hợp chất có lưu huỳnh trong các loại rau họ Chữ thập (một số loại như cải xanh, suplơ,…) cho đến nay chưa có công trình nào công bố ở Việt Nam Vì vậy, việc nghiên cứu các hoạt chất có lưu huỳnh trong một số cây rau họ Cải phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt là suplơ và cải xanh không những góp phần nhỏ trong việc làm phong phú kho tàng lý luận về các hoạt chất sinh học của tài nguyên nhiệt đới Việt Nam mà còn góp phần nâng cao giá trị sử dụng cũng như giá trị kinh tế của những cây rau này Thực phẩm chức năng có chứa hoạt chất từ các loại rau họ Cải sẽ có thể mở ra một triển vọng mới trong việc dùng thực phẩm chức năng để nâng cao hiệu quả phòng

dạ dày, viêm gan, thấp khớp, kinh nguyệt không đều của phụ nữ Khi dùng ngoài, chữa chấn thương tụ máu, giúp mau lành vết thương đỡ để lại vết sẹo Người Phương Tây, hàng thế kỷ nay đã chú ý giá trị phòng chữa bệnh của củ nghệ theo kinh nghiệm Phương Đông Ngay năm 1910, Lamp đã chiết tách, phân lập, xác định cấu trúc hoạt chất curcumin - thành phần hoạt chất chủ yếu của củ nghệ - từ những năm 1970 cho đến nay họ nghiên cứu sâu, toàn diện về mọi mặt dược liệu học loài cây này

Về thực vật học đó là loài Curcuma longa L, trong thân rễ (Rhizoma Curcumae longae, thường gọi là củ) có nhiều loại hoạt chất khác nhau, chủ yếu là tinh dầu, dầu, các hợp chất màu vàng (curcuminoid), peptid tan trong nước và các Ukon Trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các hoạt chất curcuminoid, peptid, ukon, đặc biệt là các curcuminoid Curcuminoid được xem là thành phần mang lại hoạt

tính sinh học chính, quyết định giá trị của củ Nghệ Curcuminoid là hỗn hợp của 3 chất: Curcumin, Demethoxycurcumin, và Bisdemethoxycurcumin Curcuminoid có tác dụng chống oxy hoá (antioxydant) in vitro và in vivo, phòng chống ung thư, chữa đau dạ dày, làm vết thương mau lành Các hoạt tính của curcuminoid có thể khác nhau curcuminoid về bản chất (cơ chế tác dụng) hoặc về mức độ Trên thị trường Việt Nam, các sản phẩm mang tên

“Curcumin” được sản xuất trong nước hay có nguồn gốc Ấn độ, Trung Quốc v.v… thực chất là một hỗn hợp các Curcuminoit [3, 4]

Những nhóm hoạt chất mang lại hoạt tính của củ nghệ: Nhóm hoạt chất màu vàng; Nhóm hoạt chất Polysaccarit; và Nhóm hoạt chất peptit tan trong nước

I.3.1 Nhóm hoạt chất màu vàng

Dẫn xuất phenollà nhóm hoạt chất chủ yếu, thường gọi là curcumin curcuminoit, bao gồm 3 chất: Curcumin, demethozycurccumin (DMC), bisdemethoxy curcumin (BDMC) Nhóm hoạt chất này mang lại các tác dụng sau:

-a) Làm giảm lượng mỡ tryglycerit, đặc biệt làm giảm cholesterol toàn phần, nhưng lại làm tăng tỷ lệ hàm lượng HDL (high density lipoprotein) Chính thành phần này (HDL) đóng vai trò rầt quan trọng bảo vệ tim mạch, phòng và chống các chứng xơ vữa động mạch Do có hoạt tính đó, curcumin đã được

sử dụng phụ trị các hội chứng béo phì do lượng mỡ tích tụ thái quá trong các

mô tế bào Mặt khác do ức chế enzim tiểu cầu cyclooxygenase và thromboxane B2 (TXB2) nên có tác dụng chống sinh huyết khối, giúp ngăn ngừa các hội chứng đột quỵ, nhồi máu cơ tim tương tự như aspirin

b) Curcumin được coi là một trong những dược chất kháng viêm tối ưu và không có phản ứng phụ trong điều trị các chứng thấp khớp Cơ chế của tác dụng chống viêm là do curcumin ức chế enzim lipoxygenase và cyclooxygenase, nên giúp ngăn cản tiến trình giải phóng các chất gây viêm: prostaglandin, thromboxan, leucotien

c) Curcumin chống lão hoá, phòng chống các bệnh tim mạch do nó có tác dụng khử các gốc tự do trong cơ thể mà gốc tự do tích tụ trong cơ thể là nguồn gốc trực tiếp của sự già và bệnh ung thư tương tự như vitamin E, vitamin C, beta caroten Cũng do tính chống oxyhoá, curcumin còn dùng bảo quản thực phẩm giống như các hoá chất hiện dùng phổ biến trên thế giới hiện nay là BHT (butylated hydroxytoluen), BHA (butylated hydroxyanisol) nhưng an toàn hơn Chắc chắn trong tương lai gần curcumin sẽ được thay thế vai trò 2 chất trên trong kỹ nghệ thực phẩm Tác dụng antyoxydante của curcumin tăng lên gấp bội khi có mặt của turmerin-một thành phần khác cũng tồn tại trong củ

d) Curcumin có tác dụng chống ung thư

Curcumin tạo ra cái chết "chương trình hoá" tế bào ung thư Tế bào ung thư

bị huỷ diệt từ từ mà không làm ảnh hưởng đến các tế bào lành bên cạnh Curcumin được coi là hoạt chất mạnh nhất, tốt nhất trong nhóm các hoạt chất

"dinh dưỡng huỷ diệt ung thư" Những hoạt chất này làm cho các tế bào ung thư co cụm kết tụ lại rồi bị huỷ diệt Các thông tin di truyền của các tế bào ung thư bị ngăn cản do các ADN bị phân rã

Cơ chế tác động của curcumin vào tiến trình ung thư như sau:

Tiền chất gây ung thư

Curcumin ức chế

Phóng thích tiền chất

Gây ung thư

Chất gây ung thư

Curcumin vô hiệu hoá

Chất gây ung thư

Bội sinh đảo lộn

Gen đột biến

Curcumin ngăn chặn

Gây khối u Ung thư

Curcumin có khả năng tăng cường hệ miễn dịch do tác động ức chế của curcumin trên enzim HIV - type 1 integrase Curcumin còn có khả năng ức chế sự phóng thích các Cytokin - tác nhân độc hại tham gia quá trình nhiễm HIV

e) Các tác dụng khác:

Curcumin có tác dụng chống viêm loét dạ dày do làm tăng bài tiết chất nhớt mucin, giúp bảo vệ niêm mạc dạ dày Curcumin còn có tác dụng gây hưng phấn và kích thích co bóp tử cung; Giải độc gan và lọc máu; Tác dụng kháng sinh trên vi khuẩn Gram dương (Staphylococcus aureus, ) và vi khuẩn Gram

âm (Salmonella typhi, ) nhất là aspergillus parasiticus phóng thích

"aflatoxin" Ngoài những tác dụng tốt cho sức khỏe đã nêu trên, qua thực tế chúng tôi nhận được những kết quả của người tiêu dùng cho biết curcumin rất có hiệu quả chống đau răng và viêm họng

I.3.2 Nhóm hoạt chất Polysaccarit

- Nhóm polysaccarit có tính axit gồm 3 loại: UkonA, UkonB, UkonC được cấu tạo bởi các đường đơn: L-arabiosa, D-xylosa, D-galactosa, L -rhamnosa, D-glucosa, axit D-galacturonic

- Nhóm polysaccarit trung tính cấu tạo bởi L-arabiosa, D-galactosa, D- glucosa, D-mannosa

Các UkonA, B, C, D, có tác dụng kích thích hệ lưới nội mô (RES: reticuloendothelial system); giúp gia tăng sự sinh trưởng tế bào mới, đồng thời tiêu huỷ các tế bào già cỗi

I.3.3 Nhóm hoạt chất peptit tan trong nước

Turmerin, được cấu tạo bởi các axit amin: axit aspartic, asparagin, axit glutamic, glutamin, serin, arginin, prolin, alamin, tyrosin, valin, methionin, leucin, isoleucin, phenylamin Turmerin có tính chống oxy hoá cực mạnh, tác dụng với liều vi lượng, hơn hẳn curcumin và BHA

I.4 Tổng quan về một số phương pháp chiết xuất hợp chất tự nhiên để ứng dụng trong việc chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh của rau họ Cải

Có nhiều phương pháp chiết xuất các hoạt chất tự nhiên: phương pháp ngấm kiệt, phương pháp đun hồi lưu, phương pháp chiết theo nguyên tắc Shorxlet, phương pháp chiết bằng siêu âm,… Ở bất kỳ phương pháp nào cũng

có chung các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất, đó là: Bản chất của nguyên liệu; Các yếu tố thuộc về dung môi; Phương pháp chiết xuất

Bản chất của nguyên liệu: Với việc chiết xuất các dạng nguyên liệu đã già,

rắn chắc ta cần xay nhỏ nguyên liệu tạo điều kiện cho dung môi dễ thấm ướt nguyên liệu, chất tan dễ khuếch tán vào dung môi Cần chú ý một số tạp chất

có thể có trong nguyên liệu như sáp, nhựa, tinh bột, tinh dầu, … Các chất này thường gây cản trở trong quá trình chiết xuất, nhưng cũng có khi có tác dụng thuận lợi trong quá trình chiết xuất Trong rau họ Cải cần quan tâm đến các tạp chât dầu béo và sáp

Các yếu tố thuộc về dung môi: Đặc tính của dung môi là độ phân cực, độ

nhớt, sức căng bề mặt của dung môi Việc lựa chọn dung môi trước hết là chọn loại dung môi hòa tan tốt hoạt chất cần chiết và tính chất hòa tan có chọn lọc của nó (hòa tan hoạt chất này mà không hoặc hòa tan ít hoạt chất kia), dung môi phải phù hợp với kỹ thuật và thiết bị chiết xuất, hiệu quả kinh

tế, không gây ô nhiễm môi trường Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã sử dụng chloroform để chiết sulforaphane, đây là loại dung môi kỵ nước, sức căng bề mặt lớn, nhiệt độ sôi thấp và không ảnh hưởng tới cấu trúc của sulforaphane

Nhiệt độ chiết xuất: yếu tố nhiệt độ trong quá trình chiết xuất được lựa chọn

hoàn toàn phụ thuộc vào sự bền vững của hoạt chất cần chiết với nhiệt độ Nếu chiết xuất theo phương pháp đun hồi lưu, phương pháp chiết theo nguyên tắc Shorxlet, nhiệt độ tác động đến hoạt chất chính là nhiệt độ sôi của dung môi, ở nhiệt độ này đảm bảo hoạt chất cần chiết không bị phá hủy Ở công đoạn bốc hơi dung môi, tinh chế sản phẩm nếu có sử dụng dung môi khác dung môi chiết xuất thì nhiệt độ phải đảm bảo sự nguyên vẹn hoạt chất

Các loại dung môi thường được sử dụng để chiết xuất và tinh chế hoạt chất có lưu huỳnh ở rau họ Cải bao gồm chloroform; n.hexan; methanol; ethanol, các hoạt chất cần chiết đều an toàn ở nhiệt độ sôi của các dung môi này

Thời gian chiết xuất; Độ mịn của nguyên liệu; Khuấy trộn: các yếu tố này chủ yếu để đảm bảo chiết kiệt hoạt chất, không lãng phí thời gian

Ngoài những yếu tố kể trên, còn nhiều yếu tố khác cũng gây ảnh hưởng đối với quá trình chiết xuất như: áp suất, pH, chấn động cơ học, dòng điện cao

áp, …

Có nhiều phương pháp chiết xuất khác nhau, trong đó có phương pháp chiết xuất bằng siêu âm Phương pháp này này có các đặc tính riêng khác với các phương pháp chiết xuất khác, đó là:

- Sử dụng năng lượng siêu âm làm tăng tính thẩm thấu và sự khuếch tán, rút ngắn thời gian chiết xuất, điều này rất có ý nghĩa so với các quy trình khác

- Làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai pha do sóng siêu âm phân tán chúng thành những hạt nhỏ, tăng cường sự đảo trộn của hỗn hợp chiết, cho nên chiết được triệt để hơn so với các quy trình khác

- Có tác dụng làm nóng cục bộ, tại chỗ, thích hợp cho việc chiết xuất các hợp chất nhạy cảm đối với nhiệt độ cao như hợp chất có lưu huỳnh của các rau họ Cải (rau cải xanh, suplơ, bắp cải,…)

- Tuy nhiên, ngoài đặc tính phá vỡ một phần màng tế bào vốn mang lại lợi ích cho hiệu suất chiết xuất cao hơn thì phương pháp này bị hạn chế bởi việc tinh chế đơn chất khó khăn hơn so với các phương pháp thông thường khác

Có thể nói, quy trình công nghệ chiết xuất bằng siêu âm vừa rút ngắn thời gian, hiệu suất cao hơn và an toàn hơn, công nghệ này phát triển ở các nước có nền công nghiệp phát triển, còn ở các nước đang phát triển, trong đó

có Việt Nam quy trình công nghệ này chỉ mới được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, chưa áp dụng vào thực tế sản xuất lớn

PHẦN II VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

II.1 Nguyên liệu và phương pháp sơ chế

- Cải xanh và suplơ ở 3 thời điểm sinh trưởng và phát triển khác nhau: mầm giá, chớm ra hoa (hoa nụ) và hoa nở hoàn toàn đã được chọn để làm nguyên liệu trong công trình nghiên cứu này Điều kiện của nguyên liệu: Những nguyên liệu này đã được lựa chọn và thu mua dưới dạng tươi ở vùng trồng rau Đông Anh và Đông Dư (Hà Nội) Bảo quản nguyên liệu ở nơi thoáng mát và tiến hành các thí nghiệm ngay sau thu mua không quá 3 giờ

- Hạt giống súp lơ xanh T (ký hiệu của nhóm nghiên cứu) có nguồn gốc Thái lan do Công ty giống rau Trung ương cung cấp

- Củ Nghệ thu hoạch vào tháng 4, thân rễ phát triển đầy đủ thân rễ cấp 1, cấp

2 và cấp 3 Cây hoang dại được thu thập ở miền núi phía bắc (Hoà Bình), cây gieo trồng được thu thập ở đồng bằng Bắc Bộ (Hưng Yên) Từ nguyên liệu thu mua việc nghiên cứu chiết xuất các curcuminoid theo hướng công nghiệp

đã được thực hiện tại Viện nghiên cứu thực phẩm chức năng (RIFF)

II.1.1 Nguyên liệu là mầm giá

Chuẩn bị mầm: Hạt rau ngâm ở to = 40oC trong 6 giờ Sau đó hạt được vớt ra

ủ ở nhiệt độ phòng 8h Hạt ủ gieo đều trên khay 35cm x 45cm lót giấy gieo hạt của Đan Mạch, dưới lớp giấy là giá thể bão hòa nước Ngày tưới phun 2 lần, để hạt luôn luôn ở trong bầu không khí bão hòa hơi nước Mầm thu hoạch sau 72h, Rửa mầm và loại hết tạp chất và hạt lép không nảy mầm

Chế biến mầm: Mầm giá sạch được xay nhuyễn và để ở nhiệt độ và thời gian thích hợp đảm bảo enzyme nội sinh Myrosinase hoạt động để thủy phân các glucosinolate giải phóng phần Aglycone Sấy khô ở nhiệt độ thấp

Mầm giá rau Cải xanh được chế biến tương tự như mầm giá rau Súp lơ

II.1.2 Nguyên liệu là cây: Đối với rau súp lơ, cất bỏ thân, lấy cành nhỏ mang

hoa, rửa sạch được xay nhuyễn và để ở nhiệt độ và thời gian thích hợp đảm bảo enzyme nội sinh Myrosinase hoạt động để thủy phân các glucosinolate giải phóng phần Aglycone Sấy khô ở nhiệt độ thấp Đối với rau cải xanh chỉ

bỏ rễ và chế biến tương tự như đối với rau súp lơ

(Lưu ý nguyên liệu rất dễ bị hỏng, đặc biệt là rau súp lơ Sau 2 hoặc 3 tháng

sẽ bị mọt tấn công, muốn giữ nguyên liệu lâu cần có phương pháp bảo quản đặc biệt)

II.2 Nội dung nghiên cứu

II.2.1 Nghiên cứu xác định hàm lượng hoạt chất có lưu huỳnh (sulforaphane

và dẫn chất của nó) ở 3 thời điểm sinh trưởng và phát triển: Mầm giá, thời kỳ hoa nụ và thời kỳ hoa nở

II.2.2 Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh (sulforaphane và dẫn chất của nó) từ Suplơ và cải xanh

II.2.3 Nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến 1 loại thực phẩm chức năng bằng cách phối chế các hoạt chất có lưu huỳnh chiết xuất được từ các loại rau nghiên cứu với bột nghệ vàng giàu curcumin, tumeric và ukon nhằm phục vụ cho nhóm người cao tuổi

II.3 Phương pháp nghiên cứu

II.3.1 Phương pháp nghiên cứu xác định hoạt chất

- Việc xác định sulforaphane và Indol-3-carbinol có trong các nguyên liệu đã chuẩn bị sẵn được tiến hành bằng phương pháp HPLC/MS và được thực hiện trên máy HPLC Hitachi với các điều kiện:

- Detector L - 7420

- Cột C18 (250 x 4,6 mm, 5µm, Diamodosl)

- Hệ dung môi Acetonitril 20% nước, tỷ lệ acetonitril thay đổi tăng dần đến 60% / 10 phút, rửa cột với Acetonitril 100% / 2 phút

- Nhiệt độ cột 30oC, tốc độ 1ml/ phút Bơm 10 µm chất cần phân tích vào cột Sulforaphane được phát hiện ở bước sóng 254nm

- Phương trình đối với chất chuẩn y = 160377,80 + 149,36

Để xác định được chất lượng của sản phẩm, tiến hành kiểm tra bằng phương pháp phân tích sắc ký lỏng cao áp (HPLC) tại Viện Bảo vệ thực vật, Cục bảo

a) Nguyên liệu : Nguyên liệu chiết xuất đã được sơ chế (xem 2.1) Việc chiết xuất glucosinolate nhóm sulforaphane và Indol - 3 - carbinol từ các loại rau

đã sơ chế, trước hết phải thực hiện việc thủy phân glucosinolate để giải phóng sulforaphane và Indol-3-carbinol bằng enzyme Myrosinase nội sinh hoặc bằng acid Chúng tôi đã nghiên cứu việc thủy phân các glucosinolate bằng enzyme nội sinh Myrosinase

b) Phương pháp chiết xuất : Có nhiều phương pháp chiết xuất khác nhau, mỗi phương pháp đều có cả ưu điểm và cả nhược điêm (xem I.3) Chúng tôi đã sử dụng các phương pháp chiết xuất sau đây:

- Quá trình chiết xuất glucosinolate toàn phần nhóm sulforaphane được thực hiện trên thiết bị Shorxlet và đun hồi lưu (xem I.3)

- Quá trình chiết xuất glucosinolate toàn phần nhóm Indol-3-carbinol được thực hiện theo phương pháp chiết ngấm kiệt

- Chúng tôi còn khảo sát việc chiết bằng siêu âm ở quy mô phòng thí nghiệm

- Quá trình chiết xuất chủ yếu là nghiên cứu việc lựa chọn các yếu tố công nghệ tối ưu cho quá trình chiết xuất bao gồm: