Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm giàu glucosinolates từ rau cải xoong tươi

Đặc biệt trong cải xoong có chứa hợp chất glucosinolate là tiền chất của isothiocyanate có khả năng phòng chống ung thư.. Theo nghiên cứu,trong các loại thực vật có chứa hợp chất glucosi

TrÇn ThÞ Ph-îng Líp: 11-03

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn ThS Trần Hoàng Quyên đã nhận và tạo điều

kiện cho tôi thực tập tại Trung tâm thực nghiệp sản xuất và chuyển giao công nghệ thực phẩm Tôi xin cảm ơn ThS Nguyễn Minh Châu người đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tôi tận tình trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luân văn này Tôi xin cảm ơn ThS Lê Văn Bắc đã khuyên bảo và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập

Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ, nhân viên trong khoa công nghệ sinh học Viện Đại Học Mở Hà Nội đã chỉ đạo, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập

và tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi mội thủ tục cần thiết trong quá trình thực tập và nghiên cứu luận văn tốt nghiệp

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện bản luận văn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn tới mọi cá nhân, tổ chức đã giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2015

Sinh viên

TRẦN THỊ PHƯỢNG

TrÇn ThÞ Ph-îng Líp: 11-03

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNGI: TỔNG QUAN 2

1.1.Tổng quan về Glucosinolate 2

1.1.1.Định nghĩa và cấu trúc 2

1.1.2.Sinh tổng hợp glucosinolate 3

1.1.2.1.Kéo dài chuỗi acid amin 3

1.1.2.2.Phát triển cấu trúc chính 4

1.1.2.3.Biến đổi mạch bên hoàn tất quá trình sinh tổng hợp 5

1.1.2.4.Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp glucosinolate 6

1.1.3.Thủy phân glucosinolate 6

1.1.4.Tính chất chức năng của Glucosinolate 7

1.1.4.1.Bảo toàn chu trình tế bào 7

1.1.4.2.Hỗ trợ phòng chống ung thư 7

1.1.4.3.Kháng Helicobacter pylori 8

1.1.4.4.Kháng viêm 8

1.1.5.Nguồn cung cấp glucosinolate 8

1.1.6.Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của GLC trên thế giới và

Việt Nam 9

1.1.6.1.Tình hình nghiên cứu ứng dụng của GLC trên thế giới 9

1.1.6.2.Tình hình nghiên cứu ứng dụng GLC ở Việt Nam 11

1.2.Tổng quan về cải xoong 12

1.2.1.Khái niệm 12

1.2.2.Thành phần 13

1.2.3.Tính chất chức năng 14

1.2.4.Nghiên cứu và ứng dụng về GLC trong cải xoong ở Việt Nam và

thế giới 16

CHƯƠNG II : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1.Nguyên vật liệu 18

TrÇn ThÞ Ph-îng Líp: 11-03

2.2.Dụng cụ và hóa chất 18

2.3.Phương pháp nghiên cứu 18

2.3.1.Phương pháp phân tích hàm lượng chất hoà tan 18

2.3.1.1.Phương pháp dùng chiết quang kế 18

2.3.1.2.Phương pháp Lane-Eynon 19

2.3.2.Phương pháp xác định hàm ẩm 21

2.3.3.Phương pháp phân tích axit tổng số 21

2.3.4.Phương pháp phân tích axit ascorbic 23

2.3.5.Phương pháp phân tích glucosinolate 24

2.3.6.Phương pháp phân tích hàm lượng isothiocyanate tổng số 25

2.4.Nghiên cứu lựa chọn phương pháp trích ly GLC từ cải xoong 26

2.4.1 Nghiên cứu lựa chọn loại dung môi phù hợp 26

2.4.2 Nghiên cứu xác định nồng độ của loại dung môi phù hợp 27

2.4.3 Nghiên cứu xác định tỷ lệ khối lượng nguyên liệu/ thể tích

dung môi 27

2.4.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng trích ly GLC

nguyên liệu 27

2.4.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly GLC nguyên liệu 27

2.4.6 Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của tốc độ lắc đến khả năng trích

ly GLC 28

2.4.7 Nghiên cứu xác định thời gian trích ly GLC 28

2.5.Quy trình công nghệ đề xuất 29

CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

3.1.Khảo sát một số thành phần cơ bản của cải xoong 31

3.2 Khảo sát điều kiện trích ly thu hồi GLC 33

3.2.1.Khảo sát lựa chọn dung môi trích ly 33

3.2.2.Khảo sát lựa chọn tỷ lệ nguyên liệu:dung môi 34

3.2.3 Khảo sát lựa chọn nồng độ dung môi trích ly 34

TrÇn ThÞ Ph-îng Líp: 11-03

3.2.4.Khảo sát lựa chọn pH trích ly 35

3.2.5.Khảo sát lựa chọn nhiệt độ trích ly 36

3.2.6.Khảo sát tốc độ lắc khi trích ly 37

3.2.7 Khảo sát thời gian trích ly 38

3.3.Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm giàu glucosinolate từ cải

xoong tươi 40

3.4.Quy trình sản xuất thực nghiệm 42

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

TrÇn ThÞ Ph-îng Líp: 11-03

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Một số GLC và các gốc R tương ứng 3

Bảng 2 Nguồn thực phẩm cung cấp GLC và ITC tương ứng 9

Bảng 3 Thành phần cơ bản của rau cải xoong 13

Bảng 4 Thành phần hoạt chất sinh học trong rau cải xoong 14

Bảng 5:Một số thành phần cơ bản của cải xoong 31

Bảng 6 Hàm lượng một số loại vi sinh vật có trong cải xoong 32

Bảng 7: Ảnh hưởng của dung môi đến quá trình trích ly thu hồi GLC 33

Bảng 8: Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : dung môi đến quá trình trích ly thu hồi GLC 34

Bảng 9: Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến quá trình trích ly thu hồi GLC 35 Bảng 10: Ảnh hưởng của pH tới quá trình trích ly thu hồi GLC 36

Bảng11 : Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly thu hồi GLC 37

Bảng 12: Ảnh hưởng của tốc độ lắc đến quá trình trích ly thu hồi GLC 38

Bảng14: Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly thu hồi GLC 39

Bảng 15: Một số chỉ tiêu của chế phẩm 43

DANH MỤC HÌNH Hình 1 Cấu trúc phân tử glucosinolate 2

Hình 2: Quá trình kéo dài chuỗi acid amin 4

Hình 3:Quá trình phát triển cấu trúc chính 5

Hình 4: Quá trình biến đổi mạch bên, hoàn tất quá trình sinh tổng hợp 5

Hình 5: Quá trình thủy phân glucosinolate 7

Hình 6 Thực phẩm chức năng Bidimine 11

Hình 7 Hình thái lá và hoa cải xoong 12

TrÇn ThÞ Ph-îng Líp: 11-03

NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

PEITC Phenethyl isothiocyanate

BITC Benzyl isothiocyanate

AITC Allyl isothiocyanate

MỞ ĐẦU

Cải xoong là loại thực vật thủy sinh, có nguồn ngốc từ Châu Âu, ngày nay được trồng

ở phía Tây Châu Á và nhiều nước trong vùng nhiệt đới như Malaixia, Ấn Độ, nê-xi-a, Philippin, ở phía Bắc Phi và trồng nhiều ở Việt Nam với năng suất 8-10 tấn/ha Ở Việt Nam, cải xoong được sử dụng phổ biến trong bữa ăn hàng ngày Cải xoong không chỉ là một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng mà nó còn là một loại dược phẩm chữa được nhiều chứng bệnh đã được áp dụng trong các bài thuốc đông y Đặc biệt trong cải xoong có chứa hợp chất glucosinolate là tiền chất của isothiocyanate có khả năng phòng chống ung thư Theo nghiên cứu,trong các loại thực vật có chứa hợp chất glucosinolate thì cải xoong là nguồn cung cấp tốt nhất hàm lượng gluconasturtiin

In-đô-là tiền chất của phenethyl isothiocyanate - hợp chất có khả năng phòng chống ung thư mạnh nhất

Chế độ ăn giàu rau cải được chứng minh bằng nghiên cứu khoa học và thực nghiệm lâm sàng có khả năng phòng chống và hỗ trợ điều trị ung thư phổi, ung thư vú, ung thư ruột kết và ưng thư tuyến tiền liệt, những căn bệnh ung thư phổ biến nhất đối với con người Khả năng phòng chống ung thưu này của các loại rau thuộc họ

Brassicaceae cũng cho kết quả đánh giá khả quan với một số loại ung thư khác gồm tụy, dạ dày, bàng quang, tuyến giáp và thận Các loại rau có hàm lượng Glucosinolate

cao thuộc họ Brassicaceae, có thể kể đến cải dầu, súp lơ, và đặc biệt là cải xoong

Việt Nam là một nước đang phát triển, có tài nguyên, có nguồn nhân lực dồi dào thu hút được nhiều nhà đầu tư nước ngoài Song cùng với hiệu quả kinh tế đó thì chất lượng môi trường sống ngày càng suy giảm do ô nhiễm môi trường dẫn đến số lượng các ca ung thư ở Việt Nam những năm gần đây đang tăng lên Theo số liệu của trung tâm Ung bướu quốc gia cho thấy ở Việt Nam mỗi năm có khoảng 150000 người mới mắc ung thư và 75000 người tử vong vì căn bệnh này nên việc nghiên cứu các biện pháp phòng chống ung thư đang là rất cấp thiết Chính vì vậy chúng tôi thực hiện đề

tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm giàu glucosinolates từ rau cải xoong

tươi”.Đề tài được thực hiện tại Trung tâm thực nghiệm sản xuất và chuyển giao công nghệ thực phẩm, Viện công nghiệp thực phẩm

1.1.Tổng quan về Glucosinolate

1.1.1.Định nghĩa và cấu trúc

Glucosinolate(GLC) là một h

nguồn gốc từ các loại acid amin H

vật như Moringaceae, Resedaceae

Glucosinolate là este của alkyl

Thiogalactopyranoside và nhóm ph

carbon (số 0) trong cấu hình t

Hình 1 Cấu trúc phân tử glucosinolate

Có khoảng hơn 120 loại glucosinolate

vật khác nhau Dựa vào c

ột hợp chất hữu cơ tự nhiên chứa lưu huỳnh v

i acid amin Hợp chất này có mặt trong hơn 500 loài,16 h

Moringaceae, Resedaceae và đặc biệt là họ cải Brassicaceae

ủa alkyl-N-hydroximine sulfate liên kết vớ Thiogalactopyranoside và nhóm phụ R(có nguồn gốc từ acid amin) t

ình tương ứng với nhóm sulfate

u trúc phân tử glucosinolate

Glucosinolate là chất không phân c tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ, bị phân hủy ở nhi

điều kiện nhiệt độ thường, h

là các dung dịch không m hăng cay

i glucosinolate được tìm thấy trong tự nhiên ở nhi

ào cấu trúc của gốc R, glucosinolate được chia th

Aliphatic glucosinolate: tiền chất là Ala, Leu, Ile, Met, Val hay

Aromatic glucosinolate: tiền chất là phenylalanin, tyrosin và là h

i hay là glucosinolate thơm

Indole glucosinolate: tiền chất là tryptophan

ứng với các gốc R được trình bày ở bảng sau:

ỳnh và nitơ và có

n 500 loài,16 họ thực

ết với acid amin) tại nguyên tử

nhómβ-D-t không phân cực,

ều trong dung môi

ở nhiệt độ cao Ở ờng, hợp chất này

ch không màu, có mùi

ở nhiều loài thực

ợc chia thành một

à Ala, Leu, Ile, Met, Val hay được gọi là

à phenylalanin, tyrosin và là hợp chất bay

ng sau:

1.1.2.Sinh tổng hợp glucosinolate

Quá trình sinh tổng hợp glucosinolate sẽ trải qua 3 giai đoạn : kéo dài chuỗi acid amin, phát triển cấu trúc cốt lõi, và cuối cùng là sửa đổi chuỗi bên

1.1.2.1.Kéo dài chuỗi acid amin

Giai đoạn này gồm 5 bước:

- Chuyển hóa acid amine tạo thành anpha- keto acid

- Kết hợp Acetyl- CoA tạo thành 2- Alkylmalate

- Đồng phân hóa 2-Alkylmalate tạo thành 3-Alkylmalate

- Decarboxyl hóa 3-Alkylmalate tạo thành Homoketo acid

- Chuyển hóa Homoketo acid tạo thành Homoamino acid

Hình 2: Quá trình kéo dài chuỗi acid amin

1.1.2.2.Phát triển cấu trúc chính

Giai đoạn này gồm 5 bước:

- Oxy hóa Homoamino acid tạo thành Aldoxime

- Oxy hóa Aldomixe thành aci-nitro và tiếp hợp aci-nitro với Cys tạo S- Alkyl thiohydroximate

- Cắt liên kết Cys-S tạo thành thiohydroximate

- Gắn gốc glucose vào thiohydroximate tạo Desulfo- glucosinolate

- Sulfat hóa Desulfo- glucosinolate thành glucosinolate

Hình 3:Quá trình phát triển cấu trúc chính

1.1.2.3.Biến đổi mạch bên hoàn tất quá trình sinh tổng hợp

Giai đoạn này giúp hình thành nên các hợp chất khác nhau tạo nên sự đa dạng cho glucosinolate

Hình 4: Quá trình biến đổi mạch bên, hoàn tất quá trình sinh tổng hợp

1.1.2.4.Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp glucosinolate

Giống thực vật: các thực vật có kiểu gen khác nhau làm cho nồng độ glucosinolates có trong thực vật khi trưởng thành là khác nhau(Daxenbichler et al, 1979; Heaney và Fenwick, 1980; Hill et al., 1987; Kushad et al., 1999; Sone et al., 1984; Rosa et al,năm 1996; Rosa et al., 2000; Van Etten et al., 1976)

Mô thực vật: các bộ phận khác nhau của thực vật có chứa nồng độ glucosinolate khác nhau(Clossais-Besnard và Larher 1991; Rosa et al, 1996; Smithvà Griffiths, 1988)

Thời vụ gieo trồng và điều kiện gieo trồng : gieo trồng đúng thời vụ,cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng và nước làm cho thực vật có nồng độ glucosinolate cao hơn(Ciska et

al, 2000; Gaweda et al, 1991; MacLeod và Nussbaum1977; Qi và Longzhi, 1996)

Nhiệt độ: Một số báo cáo từ các nghiên cứu môi trường có kiểm soát cho thấy nhiệt độ ảnh hưởng mạnh mẽ nồng độ glucosinolate trong các thực vật khác nhau.Năm 1997 Rosa đã tìm thấy biến động này ở cây bắp cải ,nồng glucosinolate lớn hơn khi bắp cải được trồng ở 30°C so với 20°C Cải xoong, khi được trồng ở nhiệt độ 25ºC sẽ cho hàm lượng glucosinolate cao hơn khi trồng ở 15ºC(Freeman và Mossadeghi, 1972)

1.1.3.Thủy phân glucosinolate

Glucosinolate bị thủy phân bởi enzyme nội sinh myrosinase ở thực vật Khi tế bào thực vật bị tổn thương, myrosinase sẽ được giải phóng Myrosinase là một glycoprotein cùng tồn tại song song với glucosinolate nhưng được cho là nằm tách biệt trong các tế bào “myrosin” (theo Fahey và cs, 2001)

Myrosinase hay β-thioglucosnidase, EC 3.2.1.147 được tìm thấy ở hầu hết các loại

rau họ Brassicaceae sẽ phân giải liên kết glycosidic để giả phóng ra các sản phẩm thứ

cấp khác nhau thường được chia thành glycol và aglycol

Trong cơ thể người không tồn tại enzyme myrosinase nhưng vẫn có thể chuyển hóa glucosinolate nhờ hoạt động của hệ vi sinh vật đường ruột (Fahey và cs, 2001)

Các thông số tối ưu cho quá trình thủy phân được xác định là pH 5-7,5 và nhiệt độ 45-70° C (Bones và Slupphaug, 1989; Yên và Wei, 1993)

Hình 5: Quá trình thủy phân glucosinolate 1.1.4.Tính chất chức năng của Glucosinolate

Khi các GLC tự nhiên bị phân hủy sẽ tạo ra các sản phẩm thứ cấp.Tùy thuộc vào loại glucosinolate, gốc R, pH, và các enzym hoặc các yếu tố khác mà sẽ tạo ra các loại sản phẩm thứ cấp khác nhau như: nitriles, thiocyanate, epithionitriles, hoặc oxazolidine-2-thiones và đặc biệt là isothiocyanate (Bones và Rossiter, 1996; Rosa et

al, 1997) Các sản phẩm thứ cấp này gián tiếp tạo ra tính chất chức năng có ích cho con người Một số tính chất chức năng của GLC gồm:

1.1.4.1.Bảo toàn chu trình tế bào

Sau khi tế bào phân chia, nó đi qua một chuỗi các giai đoạn gọi là chu trình tế bào trước khi phân chia lại Nếu DNA bị tổn thương, chu trình tế bào có thể bị tạm ngừng để sửa chữa DNA Nếu DNA không thể sửa chữa, tế bào sẽ chết(Stewart, 2003) Việc chu kỳ tế bào bị khiếm khuyết có thể dẫn đến đột biến, là tiền đề của ung thư.Một số các isothiocyanate, bao gồm AITC, BITC, PEITC, và SFN, có khả năng giảm thiểu khiếm khuyết diễn ra trong chu kì tế bào (Zhang, 2004)

1.1.4.2.Hỗ trợ phòng chống ung thư

Glucosinolate tác dụng lên enzyme chuyển hóa tham gia tạo thành chất ngăn ngừa ung thư Enzyme chuyển hóa đóng vai trò quan trọng trong chuyển hóa hoặc loại bỏ các hóa chất, bao gồm thuốc, độc tố, và chất gây ung thư

Một số procarcinogen (tiền thân của chất gây ung thư) được chuyển hóa bởi enzyme phase I, như cytochrome P450 (CYP), tr ở thành chất gây ung thư có khả năng gắn kết với DNA và gây đột biến Nếu ức chế enzyme CYP thì có thể ngăn ngừa sự phát triển của bệnh ung thư Isothiocyanate, bao gồm PEITC và BITC, đã được chứng minh là có khả năng ức chế enzyme CYP ở động vật (Conaway và cs, 2002; Hetch, 2000)

Nhiều glucosinolate, đặc biệt là SFN (sulforaphane), là chất cảm ứng mạnh của enzyme phase II trong việc phục hồi tế bào (Fimognari và cs, 2007; Zhang, 2004) Các enzyme phase II, gồm GST (glutathione S-transferase), UDP-glucuronosyl transferase(UGT), quinone reductase, và glutamate cysteine ligase, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ DNA tế bào không bị tổn thương bởi chất gây ung thư và chất oxy hóa (Kensler và cs, 2004)

1.1.4.3.Kháng Helicobacter pylori

Vi khuẩn H pylori làm gia tăng đáng kể nguy cơ ung thư dạ dày (Normark và cs,

2003) Thử nghiệm trong ống nghiệm và nuôi cấy mô cho thấy SFN có khả

năng ức chế sự tăng trưởng và giết chết nhiều chủng H pylori, bao gồm cả chủng

1.1.5.Nguồn cung cấp glucosinolate

Trong tự nhiên,hợp chất glucosinolate có nhiều trong một số loại thực vật gồm

Moringaceae và các loại rau họ cải đặc biệt là Brassicaceacenhư: bông cải xanh, cải

bruxen, cải bắp, súp lơ, cải ngựa, cải xoăn, su hào mù tạt, củ cải, rutabaga, và đặc biệt trong cải xoong cung cấp gluconasturtiin là tiền chất của phenethyl isothiocyanate -

hoạt chất có khả năng ngăn ngừa ung thư mạnh nhất Isothiocyanates có hoạt tính sinh học là sản phẩm của quá trình thủy phân glucosinolate

Ví dụ, bông cải xanh có nồng độ glucoraphanin cao,nó là tiền thân của sulforaphane glucosinolate (SFN), và sinigrin, tiền thân glucosinolate allyl isothiocyanate (AITC) Ví dụ ½ chén súp lơ xanh tươi có thể cung cấp hơn 25 mg tổng glucosinolate

Một số nguồn thực phẩm cung cấp glucosinolate và isothiocyanates sản phẩm thủy phân của chúng được trình bày ở bảng sau:

Bảng 2 Nguồn thực phẩm cung cấp GLC và ITC tương ứng

Isothiocyanate Glucosinonate(Tiền chất) Nguồn cung cấp

Allyl isothiocyanate (AITC) Sinigrin

Bông cải xanh, cải bruxen, cải bắp, cải ngựa, mù tạt, củ cải

Benzylisothiocyanate (BITC) Glucotropaeolin Bắp cải, cải xoong

vườn, cải xoong Ấn Độ Phenethylisothiocyanate-

bruxen, cải bắp

1.1.6.Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của GLC trên thế giới và Việt Nam

1.1.6.1.Tình hình nghiên cứu ứng dụng của GLC trên thế giới

Các dẫn xuất của GLC,đặc biệt là ITCs,là loại hợp chất được xếp vào các hợp chất

tự nhiên có hoạt tính sinh học mạnh nhất Trong 20 năm trở lại đây các nhà khoa học trên thế giới cũng đã có nhiều nghiên cứu về hợp chất này

Một số nghiên cứu nổi bật về dẫn xuất của GLC và ITCs có thể kể đến:

- Nghiên cứu phòng chống ung thư: chúng ức chế enzyme phase I , gây cảm ứng kích thích enzyme phase II, xúc tiến quá trình đào thải các hợp chất độc, gây ung thư rong cơ thể người(Cartea và Velasco, 2008; Jefferyà Araya, 2009;Johnson, 2002)

- Nghiên cứu Terry et al 2001 về tác dụng phòng chống bệnh tật, tăng cường sức khỏe: Trong một nghiên cứu gần đây, Viện Karolinska đã so sánh chế độ ăn của

2832 phụ nữ tuổi từ 50-74 năm và được chẩn đoán bị ung thư vú xâm lấn, đến chế độ ăn của 2.650 phụ nữ của cùng tuổi không có tiền sử ung thư vú Trong khi không có sự tương quan giữa tổng số trái cây tiêu thụ và nguy cơ ung thư

vú, phụ nữ sau mãn kinh tiêu thụ 1-2 phần ăn của rau Brassica hàng ngày có từ

20 đến 40% giảm nguy cơ ung thư vú

- Nghiên cứu khảo sát về các điều kiện ảnh hưởng tới hàm lượng GLC trong nguồn nguyên liệu, các điều kiện ảnh hưởng tới cơ chế chuyển hóa tiền chất GLC trong nguyên liệu và trong cơ thể người Các kết quả nghiên cứu thu được khẳng định sự khác biệt về hàm lượng tiền chất GLC, loại tiền chất GLC thay đổi tùy theo giống, loại thực vật, vùng khí hậu, điều kiện nuôi trồng và điều kiện thổ nhưỡng

- Nghiên cứu về công nghệ tách chiết GLC: trích ly với methanol( Langs và cs, 1991), trích ly với nước(Martin M F Choi, 2004), trích ly với bộ ba dung môi(Fahey và cs, 1997)

- Nghiên cứu định lượng GLC: Các phương pháp thường được sử dụng là sắc

ký lỏng hiệu năng cao HPLC, sắc ký khí (GC), phương pháp quang phổ hấp thu UV((Serkadis và cs, 1999)

- Nghiên cứu đánh giá lâm sàng về khả năng phòng nhừa ung thu của ITC và các dẫn xuất của nó trên động vật thí nghiệm và con người Các kết quả đánh giá lâm sàng ghi nhận về cơ bản khả năng tác động rõ rệt của ITC tới một số loại bệnh ung thư gồm ung thư phổi, ung thư dạ dày, ung thư vú và ung thư tuyến tiền liệt Một số loại bệnh ung thư khác cũng cho kết quả đánh giá lâm sàng tốt

có thể kể đến ung thư tụy, bàng quang, tuyến giáp và thận Tuy nhiên, khả năng phòng chống ung thư của ITC cũng chịu ảnh hưởng bởi loại gen của đối tượng điều trị, liều lượng chế phẩm sử dụng điều trị, thời gian điều trị, tình trạng bệnh điều trị

- Một số tính ứng dụng của ITC như chất bảo quản thực phẩm Các kết quả nghiên cứu cho thấy ITC có khả năng kháng khuẩn, chống nấm mốc cho kết quả đánh giá tốt khi sử dụng phối hợp trên màng sử dụng bảo quản thịt bò, thịt

gà, cho thời gian sử dụng dài hơn, chất lượng dinh dưỡng và vi sinh cao hơn khi

sử dụng như chất bảo quản trên một số loại dâu

Một số dòng sản phẩm có chứa GLC phải kể đến: Pediakid( Mỹ); Appenton(của Kotra Pharma- Malaisia); Childlife(Mỹ)…

1.1.6.2.Tình hình nghiên cứu ứng dụng GLC ở Việt Nam

Ở Việt Nam còn khá ít những nghiên cứu về glucosinolate Năm 2009 tài liệucủa GS.TSKH Lê Doãn Diên đã công bố kết quả đề tài về” nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ hợp chất chứa lưu huỳnh chiết xuất từ súp lơ và cải xanh trồng ở Việt Nam”

Hiện nay trên thị trường đã có thực phẩm chức năng là sản phẩm Bidimine của Viện nghiên cứu thực phẩm chức năng (Research institute for functional foods (R.I.F.F))

Hình 6 Thực phẩm chức năng Bidimine

Bidimine- là một loại thực phẩm chức năng, trong thành phần chủ yếu nhất có tinh chất giàu Glucosinolate (phần aglycon) chiết xuất từ một số loài rau họ Cải

(Brassicaceae) và tinh chất của cây

Họ Bầu bí (Cubitaceae)

1.2.Tổng quan về cải xoong

1.2.1.Khái niệm

Cải xoong còn gọi là xà lách xoong, cải hoang, cải đất, đình dịch lùn, có tên khoa học

là Rorippa Nasturtium aquaticum L hay Sisymbrium nasturtium aquaticum, Nasturtium offcinale , thuộc họ cải Brassicaceae Loại rau này là cây thảo sống nhiều

năm, có thân bò dài tới 40cm, phân nhánh nhiều , đâm rễ ra các đốt cả trong đất lẫn trong nước Lá mọc so le, kém lông chim, có 3 đến 9 lá kép hình trứng không đều, thùy tận cùng thường lớn hơn, mép nguyên hay khía tai bèo, màu lục sẫm Cải xoong

có hoa nhỏ, màu trắng, mọc thành chum ở đầu cành, quả hình trụ chứa nhiều hạt đỏ

Hình 7 Hình thái lá và hoa cải xoong

Đây là một trong những loại rau ăn được sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt ở khu vực Tây Châu á và nhiều nước trong vùng nhiệt đới như Malaixia, ấn

độ, In-đô-nê-xi-a, Việt Nam…

Cải xoong du nhập vào Việt Nam từ cuối thế kỷ 19, là giống rau có nguồn gốc

từ Châu Âu, là loại cây ưa đất mát, có thể trồng quanh năm hoặc theo mùa tùy thộc vào vùng sản xuất Ở miền Bắc và miền Trung mùa cải xoong bắt đầu từ tháng 9, tháng 10, kết thúc vào tháng 4 năm sau trong khi ở miền Nam loại rau này được trồng quanh năm tại các vùng nguyên liệu chính như Đà Lạt, Vĩnh Long…

Vào mùa nắng khoảng 60 ngày sau khi cắt lứa trước là cải xoong có thể thu hoạch Ở Việt Nam nếutrồng từ tháng 09 – 12 thì thu hoạch vào khoảng 35 ngày sau khi thu hoạch lứa trước.Thu hoạch bình quân 6 – 8 lứa trong năm Năng suất trung bình từ 8 –

10 tấn/ ha

1.2.2.Thành phần

Cải xoong là một loại rau được trồng phổ biến ở Việt Nam Nó được sử dụng nhiều trong khẩu phần ăn hàng ngày Cải xoong có giá trị dinh dưỡng cao Ngoài thành phần dinh dưỡng phổ biến thì cải xoong còn chứa hàm lượng lớn hợp chất glucosinolate tiền chất của isothiocyanate có khả năng chống ung thư

Trong đông y cải xoong được gọi là Tây dương thái, có vị đắng, mùi thơm, tính mát, có tác dụng thanh huyết, giải nhiệt, giảm đau, thanh phế…Cải xoong chứa một số lượng đáng kể các nguyên tố vi lượng như calium( 28mg/kg), sắt(1,6mg/kg), iod(15- 45mg/kg), magnesium, kẽm… bên cạnh các vitamin và hoạt chất sinh học có lợi cho sức khỏe, điển hình là beta carotene, quercetin, vitamin B1,B6,E,K,C … và đặc biệt là ITCs Thành phần cơ bản cử cải xoong được liệt kê chi tiết trong bảng sau:

Bảng 3 Thành phần cơ bản của rau cải xoong

Ngoài cung cấp các thành phần cơ bản bổ sung năng lượng và dinh dưỡng cho người

sử dụng, cải xoong chứa nhiều hoạt chất sinh học giúp tăng cường miễn dịch, phòng chống bệnh tật những hoạt chất sinh học điển hình có mặt trong loại rau này có thể kể đến các flavonoid như quercetin, hydroxycinamic acid, các carotenoid như beta carotene, lutein và đặc biệt là tiền chất tạo thành ITC:GLC Thành phần hoạt chấtt chức năng có mặt trong cải xoong được trình bày ở bảng sau:

Bảng 4 Thành phần hoạt chất sinh học trong rau cải xoong

1636, cải xoong được mô tả như một loại thảo dược chữa bệnh hoại huyết

Những tính chất chức năng của cải xoong đã được nghiên cứu và đánh giá trên hơn 1000 bảo cáo khoa học của nhiều nhà khoa học trên khắp thế giới, khả năng bổ sung dinh dưỡng, tăng cường hoạt chất chức năng giúp bồi bổ cơ thể, tăng cường sức

đề kháng và phòng nhừa bệnh tật đã được công nhận Một số chức năng chủ yếu của cải xoong bao gồm:

Chống oxy hóa: nghiên cứu của đại học Ulster(Mỹ) cho thấy sử dụng cải xoong hàng ngày làm tăng 100% lượng lutein và 33% beta carote trong huyết thanh, giảm tổn thương tế bào bạch huyết do sự oxy hóa, một trong những nguyên nhân phát sinh ung thư Sự cung cấp dưỡng chất và chất chống oxy hóa trong rau làm giảm các gốc tự do

có khả năng oxy hóa trong máu, tăng sức bền của màng lipoprotein đối với sự oxy hóa

và tăng glutathione peroxidase hồng cầu

Phòng chống ung thư: ngăn chặn sự hoạt hóa tác nhân gây ung thư bằng cách ức chế enzyme phase I như cytochrome P450s, do đó ngăn ngừa sự phát sinh ung thư Tăng khả năng tấn công tác nhân ung thưu bằng các kích hoạt các enzyme phase II chống oxy hóa giải độc như quinine reductase, glutathione S transferase và UDP glucuronosyltransferase Ức chế chu trình bội sinh tế bào, do đó ức chế sự phát triển mất kiểm soát tế bào Kích hoạt quá trình apotosis- gây chết hoặc tổn thương tế bào ung thư.[11,12,13]

Giảm mỡ máu, tốt cho tim mạch: Nghiên cứu của Gill và cộng sự cho thấy sử dụng cải xoong trong khẩu phần ăn trong 8 tuần làm giảm 10% lượng triglyceride trong máu, hạn chế nguy cơ tổn thương thành mạch.[11,12,13]

Bổ sung dưỡng chất cho mắt: cải xoong cung cấp nhiều dưỡng chất cho mắt như vitamin A,C.E, alpha linolelic, lutein,zeaxathin và beta carotene, làm giảm các nguy

cơ gây đục thủy tinh thể, thoái hóa điểm vàng.[11,12,13]

Bảo vệ da: cải xoong cung cấp nhiều hoạt chất sinh học như carotenoid, flavonoid có khả năng bảo vệ ngăn ngừa tia tử ngoại gây tổn thương da.[11,12,13]

Tăng cương trao đổi dinh dưỡng: hỗn hợp các dinh dưỡng và hoạt chất sinh học trong cải xoong tạo ra loại thực phẩm có giá trị có thể tăng cường sinh lực, phồng chống bệnh tật.[11,12,13]

1.2.4.Nghiên cứu và ứng dụng về GLC trong cải xoong ở Việt Nam và thế giới

Cải xoong là một trong những loại thực vật đầu tiên được con người sử dụng tùy phong tục, thói quen sinh hoạt mà cải xoong được sử dụng hàng ngày theo nhiều cách khác nhau như ăn sống, nước ép, nước hãm…Những ghi chép trong các dược thư cổ của nhiều quốc gia khắp thế giới cho thấy cải xoong có tính lợi tiểu, kích thích tiêu hóa, long đờm, thường được sử dụng làm thuốc điều trị chứng hoạt huyết, thuốc lọc máu và giải độc nicotin

Cải xoong nằm trong nhóm năm loại rau nên dùng mỗi ngày để tăng cường sinh lực, phòng chống bệnh tật thuộc chương trình chiến lược toàn cầu về chế độ ăn bảo vệ sức khỏe của WHO-5 a day, được ủng hộ và triển khai trong nhiều quốc gia như Anh,

Mỹ, Úc, Newzealand, Thụy Điển…

Trên thế giới tính tới nay đã có khoảng 1000 nghiên cứu về các dẫn xuất của GLC.Tại Việt Nam chưa có nghiên cứu nào về tách chiết, sản xuất chế phẩm GLC làm thực phẩm chức năng từ cải xoong được công bố Các nghiên cứu về cải xoong được công bố ở Việt Nam chủ yếu là về kỹ thuật trồng và các phương pháp phòng ngừa bệnh cho cải xoong của Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội, Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, Đại học Cần Thơ

Một số nghiên cứu nổi bật về GLC cải xoong có thể kể đến:

- Nghiên cứu của Theresa A.Shapiro và cộng sự (2001) về trao đổi chất và bài tiết GLC từ rau cải trong cơ thể Kết quả chứng minh rau cải có khả năng cảm ứng với enzyme giải độc tố phase 2, tăng cường chống oxy hóa và bảo vệ tế bào trước khả năng cảm ứng hóa chất tạo thành tế bào ung thư

- Nghiên cứu của Kristin A.Moy và cộng sự (2008) và khả năng phòng chống ung thư tiết niệuvà ung thư đại tràng của ITC qua thực nghiệm lâm sàng trên người tại Thượng Hải, Trung Quốc

- Nghiên cứu của Marcin Dyba và cộng sự (2010), Richard Mithen, Chartotte và Maria Traka(2011) về khả năng chống oxy hóa và phòng chống ung thư của ITC từ cải xoong Kết quả nghiên cứu chứng minh tác động có lợi của hợp chất này khi sử dụng chủ động

- Nghiên cứu của Hecht và cộng sự (1995), Chung và cộng sự (1992) về tác dựng của việc sử dụng cải xoong hàng ngày đối với trao đổi chất và con người Kết

quả nghiên cứu cho th

dưỡng, muối khoáng, gi

với những người hút thu

Mặc dù được khẳng định v

bệnh tật, đặc biệt là ung thư

ứng dụng của GLC cải xoong trong tây y hi

thực nghiệm lâm sàng trên ng

những loại thuốc điều trị hiệ

Trong lĩnh vực thực phẩ

thành phần nhiều loại siro hỗ

cường đề kháng dành cho tr

Cải xoong được sử dụng nhi

khô, dịch chiết rau hoặc vi

Trung Quốc, Singapore, Canada…

u cho thấy khẩu phần ăn có cải xoong có tác dụng b

i khoáng, giải độc, tăng đề kháng đối với người sử d

i hút thuốc lá

ng định về tính chất chức năng trong phòng, ch

à ung thư trong nhiều nghiên cứu khảo sát và thực nghi

i xoong trong tây y hiện đại hiện nay vẫn đang trong giai àng trên người với những kết quả khả quan dự báo cho s

ị hiệu quả dành cho con người

c phẩm và thực phẩm chức năng, cải xoong được s

i siro hỗ trợ tiêu hóa, bổ sung dưỡng chất nâng cao s dành cho trẻ nhỏ và người già

ử ụng nhiều như thực phẩm bổ sung dinh dưỡng d

ặc viên nén trong nhiều loại sản phẩm thương m

ự báo cho sự ra đời

ợc sử dụng trong

t nâng cao sức khỏe, tăng

ỡng dưới dạng rau ương mại của Mỹ,

CHƯƠNG II : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.Nguyên vật liệu

- Nguyên liệu là rau cải xong được trồng ở Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương Rau tươi sau khi mua về được rửa sạch, loại bỏ phần hư hỏng rồi say lấy dịch Sau

đó xử lý theo mục đích thí nghiệm

2.2.Dụng cụ và hóa chất

Dụng cụ:

- Máy đo màu quang phổ

- Máy cô đặc chân không

2.3.Phương pháp nghiên cứu

2.3.1.Phương pháp phân tích hàm lượng chất hoà tan

2.3.1.1.Phương pháp dùng chiết quang kế

Nguyên tắc: Dựa vào chỉ số đo được trên chiết quang kế (ºBx) để biết tỉ lệ % chất khô hòa tan có trong dịch.Tra bảng phụ lục mối quan hệ giữa nồng độ chất hòa tanvới hàm lượng đường có trong dịch quả để từ giá trị chất hòa tan này biết được hàm lượng đường có trong dịch quả

Dụng cụ hóa chất: Chiết quang kế

Cách tiền hành: Hiệu chỉnh chiết quang kế: Về nguyên tắc, nước cất không chứa chất hòa tan, do vậy người ta sử dụng nước cất để hiệu chỉnh chiết quang kế về 0.Nhỏ

1 giọt nước cất (20ºC) lên mặt kính đo.Chú ý không tạo bọtvà đóng mặt kính lại.Điều chỉnh vít vặn sao cho giải phân cách giữa 2 vùng sáng tối rõ nét và ở đúng điểm 0.Lấy

1 giọt dịch ( đã xử lý nhiệt)nhỏ lên mặt kính đo.Chú ý không tạo bọt và đóng mặt kính lại.Đọc chỉ số tương ứng trên giải phân cách

Kết quả: Hàm lượng chất hòa tan sẽ bằng chỉ số tương ứng trên giải phân cách.Đơn vị đo là ºBx hoặc %

- Đo nhiệt độ của dịch Nếu nhiệt độ khác 20ºC thì cần hiệu chỉnh theo phụ lục 3(Bảng điều chỉnh nồng độ chất khô đo được về nhiệt độ 20ºC)

- Tra phụ lục 6 để chuyển đổi ºBx thành nồng độ đường tương ứng trong dịch quả, tính theo g/l

Chú ý:Trước và sau khi đo chiết quang kế phải dùng bông tẩm rượu hoặc ete lau sạch lăng kính đựng dung dich thật sạch

2.3.1.2.Phương pháp Lane-Eynon

Nguyên tắc : Dùng dung dịch đường glucoza 0,5% để hỗn hợp Fehlinh A và B Khi lượng Fehlinh có trong hỗn hợp phản ứng vừa hết thì lập tức sẽ khử và làm mất mầu dung dịch chất chỉ thị xanh methylen, nhờ đó ta biết được điểm kết thúc phản ứng hiệu số ml đường 0,5% cần để chuẩn mẫu trắng (nước cất) và mẫu thực (dịch quả) sẽ tỉ

lệ thuận với lượng đường khử có trong mẫu thực

Dụng cụ : - Bình tam giác

- Bình định mức 1 lít

-Buret,pipet

Hóa chất:

- Dung dịch fehlinh A: hòa tan 69,3g CuSO4.5H2O tinh khiết trong 900

ml nước cất, sau đấy định mức tới 1lít.(bảo quản lạnh để sử dụng thường xuyên)

- Dung dịch Fehling B: Hòa tan 346g muối tartra kép và 100g NaOH trong 1000ml nước

- Dung dịch glucoza 0,5%

-Dung dịch xanh methylen 1%: Hòa tan 1g xanh methylen vào trong 100ml nước cất

Tiến hành:

a, Mẫu trắng

- Cho 70ml nước cất vào bình tam giác 250ml Dùng pipet lấy chính xác 10ml Fehlinh A và 10ml Fehlinh B thêm vào bình tam giác

- Lắc đều và đặt bình lên bếp điện,cho nhanh 18ml dịch đường glucoza 0,5%

- Khi dung dịch bắt đầu sôi, cho nhanh 5 giọt xanh methylen và dùng dung dịch đường glucoza 0,5% để chuẩn từng giọt coh tới khi mất mầu xanh và xuất hiện màu đỏ trong dịch đang sôi ( chú ý toàn bộ thời gian chuẩn kéo dài không quá 3phút)

- Lặp lại thí nghiệm cho tới khi nào sai số giữa 2 mẫu chuẩn không quá 0,2ml Gọi n1 là số ml dịch đường glucoza 0,5% tiêu hao trong khi chuẩn mẫu trắng

b.Mẫu thực

- Cho 70ml nước cất vào bình tam giác 250ml Dùng pipet lấy chính xác 10ml Fehlinh

A và 10ml Fehlinh B thêm vào bình tam giác

- Lắc đều, đặt bình lên bếp điện và lấy chính xác 1ml dịch rau đã quả xử lý,khi dung dich bắt đầu sôi, cho 5 giọt xanh methylen và dùng đường glucoza 0,5% để chuẩn từng giọt cho tới khi đạt điểm kết thúc phản ứng ( mất màu xanh và xuất hiện màu đỏ trong dịch đang sôi)

- Lặp lại thí nghiệm trên cho đến khi nào sai số giữa 2 mẫu chuẩn không quá 0,2ml Kết quả chính xác khi thời gian chuẩn độ kéo dài không quá 3 phút

Gọi n2 là số ml dịch đường glucoza 0,5% tiêu hao khi chuẩn mẫu thự

Kết quả: Hàm lượng đường (g/l) trong dịch được tính theo công thức:

Đường = (n1- n2) × 0,005 × 1000/(V × f) , g/l Trong đó:

n1 – số ml dịch đường glucoza 0,5% dùng chuẩn mẫu trắng

n2 – số ml dịch đường glucoza 0,5% dùng để chuẩn mẫu thực

0,005 – số gam glucoza tương ứng 1ml hõn hợp Fehlinh A và B

V - số ml dịch quả đưa vào mẫu thực

f – hệ số pha loãng mẫu phân tích trong quá trình xử lý mẫu

Chú ý: