KHẢO sát hàm LƯỢNG POLYPHENOL TỔNG số và VITAMIN c TRONG một số LOẠI TRÁI cây bán TRÊN địa bàn THÀNH PHỐ cần THƠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN HÓA HỌC ------ NGUYỄN THÀNH LUÂN KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG POLYPHENOL TỔNG SỐ VÀ VITAMIN C TRONG MỘT SỐ LOẠI TRÁI CÂY BÁN TRÊN ĐỊA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BỘ MÔN HÓA HỌC

- -

NGUYỄN THÀNH LUÂN

KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG POLYPHENOL TỔNG SỐ

VÀ VITAMIN C TRONG MỘT SỐ LOẠI TRÁI CÂY BÁN TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ CẦN THƠ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên Ngành: HÓA HỌC

2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BỘ MÔN HÓA HỌC

- -

NGUYỄN THÀNH LUÂN

KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG POLYPHENOL TỔNG SỐ

VÀ VITAMIN C TRONG MỘT SỐ LOẠI TRÁI CÂY BÁN TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ CẦN THƠ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên Ngành: HÓA HỌC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ths PHẠM QUỐC NHIÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BỘ MÔN HÓA HỌC



Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành Hóa học với đề tài:

“Khảo sát hàm lượng polyphenol tổng số và vitamin C trong một số loại trái cây bán trên địa bàn Thành phố Cần Thơ”

Do sinh viên Nguyễn Thành Luân thực hiện

Kính chuyển lên Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp

Cần Thơ, ngày tháng năm 2013

Cán bộ hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BỘ MÔN HÓA HỌC



Hội đồng chấm luận văn đã phê duyệt luận văn với đề tài:

“Khảo sát hàm lượng polyphenol tổng số và vitamin C trong một số loại trái cây bán trên địa bàn Thành phố Cần Thơ”

Do sinh viên Nguyễn Thành Luân, chuyên ngành Hóa học – Khóa 36 thực hiện và báo cáo trước Hội đồng vào ngày tháng năm 2013

Cần Thơ, ngày tháng năm 2013

Chủ tịch Hội đồng

Xác nhận của Khoa Khoa học Tự nhiên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

- -NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1 Cán bộ hướng dẫn: Th.s Phạm Quốc Nhiên

2 Đề tài: “Khảo sát hàm lượng polyphenol tổng số và vitamin C trong

một số loại trái cây bán trên địa bàn Thành phố Cần Thơ”

3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Luân

MSSV: 2102264 Lớp: Hóa Học – Khóa 36

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN HÓA HỌC

- -NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

1 Cán bộ phản biện:

2 Đề tài: “Khảo sát hàm lượng polyphenol tổng số và vitamin C trong

một số loại trái cây bán trên địa bàn Thành phố Cần Thơ”

3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Luân MSSV: 2102264 Lớp: Hóa Học – Khóa 36

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN HÓA HỌC

- -NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

1 Cán bộ phản biện:

2 Đề tài: “Khảo sát hàm lượng polyphenol tổng số và vitamin C trong

một số loại trái cây bán trên địa bàn Thành phố Cần Thơ”

3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Luân MSSV: 2102264 Lớp: Hóa Học – Khóa 36

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Năm học 2013-2014

ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG POLYPHENOL TỔNG SỐ VÀ VITAMIN C TRONG MỘT SỐ LOẠI TRÁI CÂY BÁN

TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ CẦN THƠ

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN



Sau hơn 4 tháng làm việc nghiêm túc để cuối cùng có thể hoàn thành luận văn này, xin gửi lời cảm ơn đến ba mẹ đã yêu thương, quan tâm, động viên con trong suốt thời gian qua Những tình cảm đó đã giúp con vượt lên trên tất cả và hoàn thành công trình nghiên cứu khoa học đầu tiên của mình

Em xin cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Cần Thơ, đặc biệt là quý thầy cô Bộ môn Hóa, Khoa Khoa học Tự nhiên đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích để giúp chúng em thêm yêu, thêm tự hào là một sinh viên ngành Hóa

Xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Phạm Quốc Nhiên Thầy đã hết lòng dạy bảo, truyền đạt kinh nghiệm quý báu không chỉ trong thời gian làm luận văn mà trong suốt thời gian đại học Tuy bận rất nhiều việc nhưng thầy vẫn dành thời gian trực tiếp hướng dẫn, sự giúp đỡ và quan tâm của thầy

là nhân tố chính giúp em có thể hoàn thành luận văn này

Em xin gởi lời cảm ơn đến cô Phan Thị Bích Trâm thuộc Bộ môn Sinh lý– Sinh hóa, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng đã giúp đỡ em rất nhiều trong những thời gian qua

Xin cảm ơn các anh chị Hóa học K35 đã truyền lại những kinh nghiệm đi trước cũng như những tài liệu quan trọng trong quá trình em làm luận văn

Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến tất cả các bạn lớp Hóa học K36, những người bạn thân yêu đã cùng học, cùng chơi, cùng động viên, chia

sẻ suốt thời gian học tập tại trường Cảm ơn các bạn đã luôn bên cạnh và giúp

đỡ mình trong những lúc khó khăn

Xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

***

Đề tài tập trung vào việc định lượng hai hợp chất kháng oxi hóa là vitamin C và polyphenol trên 5 loại trái cây: cam, bưởi, ổi, khóm và sơ ri Từ việc định lượng vitamin C bằng cách chuẩn độ với 2,6-Diclorophenol indophenol cho thấy hàm lượng vitamin C trong 5 mẫu trái cây là rất cao trong

đó sơ ri cao nhất với hàm lượng 828,607 mg/100 g cao gấp 13,6 lần so với cam Việc xác định hàm lượng polyphenol tổng số bằng phương pháp UV-VIS với thuốc thử Folin-Ciocalteu cho thấy hàm lượng các hợp chất thuộc nhóm polyphenol trong các mẫu phân tích là khá cao, cụ thể: sơ ri (1013,170 mg/100 g), ổi (139.448 mg/100 g), cam (152,063 mg/100 g), khóm (67,487 mg/100 g)

và bưởi (82,826 mg/100 g) Thử hoạt tính sinh học bằng cách bắt gốc tự do DPPH tiến hành trên dịch chiết bưởi cho kết quả dịch chiết vitamin C có IC50= 4,870 mg/ml, dịch chiết polyphenol có IC50= 4,166 mg/mL Kết quả này đã khẳng định khả năng kháng oxi hóa rất cao của hai hợp chất này đồng thời cũng khẳng định các tác dụng rất tốt khi đưa 5 loại trái cây trên vào thực đơn hằng ngày

ABSTRACT

***

The research concentrated on quantitative analysis two antioxidant compounds, they are polyphenols and vitamin C in five fruits: orange, grapefruit, guava, pineapple, cherry Vitamin C content was determinated by titration with 2,6-Diclorophenol indophenol, the analytical results showed that all the five samples contained a very high levels of vitamin C and cherry gave the highest levels of vitamin C (828,607 mg/100 g) which is 13,6 times higher than orange, the fruit that was thought about firstly when we mentioned about vitamin C Total polyphenols (TPC) were spectrophotometrically determined

by UV – VUS method with using Folin-Ciocalteau reagent, showed relatively high levels, namely: cherry (1013,170 mg/100 g), guava (139,448 mg/100 g), orange (152,063 mg/100 g), pineapple (67,487 mg/100 g) and grapefruit (82,826 mg/100 g) Antioxidative activities were evaluated by DPPH free radical scavenging capacity conducted on extracts of grapefruit, showed IC50value of vitamin C extract is 4,870 mg/ml and polyphenol extract is 4,166 mg/mL This result confirmed that the antioxidant ability of the two compounds are very high and the good effects when take 5 kinds of fruit on our menu daily as well

Mục lục

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I TÓM TẮT II ABSTRACT III MỤC LỤC IV DANH MỤC BẢNG VI DANH MỤC HÌNH VII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VIII

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Giới thiệu về đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2

2.1 Giới thiệu về gốc tự do 2

2.1.1 Định nghĩa gốc tự do 2

2.1.2 Nguồn gốc của gốc tự do trong cơ thể 2

2.1.3 Vai trò của gốc tự do 4

2.2 Chất chống oxi hóa 7

2.2.1 Định nghĩa 7

2.2.2 Phân loại chất chống oxi hóa 7

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

3.1 Phương tiện thực hiện 19

3.1.1 Thời gian và địa điểm thực hiện luận văn 19

3.1.2 Phương tiện thực hiện 19

3.1.3 Đối tượng nghiên cứu 20

3.2 Phương pháp nghiên cứu 20

3.2.1 Định lượng vitamin C bằng phương pháp chuẩn độ 20

3.2.2 Định lượng polyphenol tổng số 21

3.2.3 Thử hoạt tính sinh học bằng phương pháp sử dụng DPPH 25

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

4.1 Xác định hàm lượng vitamin C 27

4.2 Xác định hàm lượng polyphenol tổng số 28

4.2.1 Xác định bước sóng cực đại 28

4.2.2 Khảo sát khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện, giới hạn đo 28

4.2.3 Đường chuẩn acid gallic 30

4.2.5 Khảo sát độ lặp lại 31

4.2.6 Định lượng trên mẫu 32

4.3 Thử hoạt tính sinh học bằng phương pháp sử dụng DPPH 32

Mục lục

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 34

5.1 Kết luận 34

5.2 Kiến nghị 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

PHỤ LỤC 38

Danh mục bảng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Một số polyphenol quen thuộc 14

Bảng 3.1 Khảo sát khoảng tuyến tính 22

Bảng 3.2 Dãy chuẩn acid gallic 23

Bảng 3.3 Khảo sát độ đúng 23

Bảng 3.4 Khảo sát độ lặp lại 24

Bảng 3.5 Khảo sát hoạt tính chống oxi hóa 26

Bảng 4.1 Hàm lượng Vitamin C 27

Bảng 4.2 Kết quả khảo sát độ đúng 31

Bảng 4.3 Kết quả khảo sát độ lập lại 31

Bảng 4.4 Hàm lượng TPC 32

Bảng 4.5 Giá trị IC50 32

Bảng 5.1 Hàm lượng Vit C và TPC 34

Bảng 5.2 IC50 34

Danh mục hình

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Một số hợp chất thuộc nhóm polyphenol 13

Hình 2.2 Cơ chế chống oxi hóa của hợp chất polyphenol 15

Hình 2.3 Sản phẩm viên ngậm vitamin C của Domesco và Dopharma 18

Hình 2.4 Dogarlic trà xanh và trà xanh Oo 18

Hình 3.1 Máy quang phổ UV-VIS và bể siêu âm 19

Hình 4.1 Kết quả quét phổ phức màu của acid gallic chuẩn 6 ppm 28

Hình 4.2 Dãy dung dịch khảo sát khoảng tuyến tính 28

Hình 4.3 Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính 29

Hình 4.4 Đồ thị acid gallic 0,5 – 25 ppm 29

Hình 4.5 Dãy chuẩn acid gallic 30

Hình 4.6 Đồ thị đường chuẩn acid gallic 30

Hình 4.7 So sánh khả năng bắt gốc tự do của Vit C và polyphenol 33

HPLC :Sắc ký lỏng hiệu năng cao

ppm part per million: Một phần triệu

ppb part per billion: Một phần tỷ

SD Standard Deviation: Độ lệch chuẩn

RSD Relative Standard Deviation: Độ lệch chuẩn tương đối

IC50 Khối lượng mẫu trên 1 mL bắt được 50% DPPH

Chương 1: Giới thiệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu về đề tài

Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, con người ngày càng phải đối mặt với nhiều căn bệnh nguy hiểm do tình trạng ô nhiễm môi trường

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng việc sử dụng các chất kháng oxi hóa có nguồn gốc từ tự nhiên có khả năng ngăn ngừa ung thư, bệnh tim mạch Chính

vì vậy, các chất chống oxi hóa tự nhiên có trong các loại rau quả ngày càng được sự quan tâm của các nhà khoa học lẫn người tiêu dùng

Polyphenol và vitamin C là hai hoạt chất có hoạt tính kháng oxi hóa cao, tham gia chức năng miễn dịch; thúc đẩy sự hình thành collagen, một protein chính của cơ thể; tham gia vào quá trình chuyển hóa cholesterol; bài tiết chất độc khỏi cơ thể; ức chế sự phát triển của tế bào ung thư Rất nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước về polyphenol và vitamin C đã được tiến hành trên nhiều loại rau quả, nông sản

Hiện nay xuất hiện nhiều sản phẩm được cho là chứa hai hoạt chất này song giá rất cao và tìm ẩn nhiều nguy cơ có tác dụng phụ Trong khi đó, Đồng bằng sông Cửu Long là vựa trái cây lớn nhất cả nước và thành phố Cần Thơ là thành phố trung tâm, nơi bày bán đa dạng các loại trái cây hết sức rẽ tiền song nhiều người vẫn chưa hiểu hết giá trị dinh dượng trong các loại trái cây

Chính vì vậy đề tài: “Khảo sát hàm lượng polyphenol tổng số và

vitamin C trong một số loại trái cây bán trên địa bàn Thành phố Cần Thơ” được tiến hành nhằm định lượng chính xác hàm lượng polyphenol và

vitamin C trong 5 loại trái cây, đồng thời thử hoạt tính sinh học của hai hợp chất này, để cung cấp cho mọi người cái nhìn rõ nét hơn về những lợi ích tìm

ẩn của một số loại trái cây hết sức quen thuộc

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Xác định hàm lượng vitamin C bằng phương pháp chuẩn độ

- Xác định hàm lượng polyphenol tổng số bằng phương pháp UV-VIS

- Thử hoạt tính sinh học bằng phương pháp sử dụng DPPH

Chương 2: Tổng quan

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu về gốc tự do

2.1.1 Định nghĩa gốc tự do

Gốc tự do là những nguyên tử, nhóm nguyên tử hay phân tử mà lớp

vỏ ngoài cùng có những electron chưa ghép đôi Gốc tự do có thể tồn tại độc lập, tuy nhiên thời gian tồn tại của các gốc tự do thường rất ngắn (khoảng một phần triệu đến một phần nghìn giây) Ví dụ, sau đây là sự hình thành hai gốc tử do đơn giản với sự có mặt của ion sắt (II) và sắt (III):

Fe2+ + H2O2 Fe3+ + HO● + HO⁻ (1.1)

Fe3+ + H2O2 H+ + HOO● + Fe2+ (1.2) Các electron chưa ghép đôi ở lớp vỏ ngoài cùng có năng lượng cao, rất kém bền nên dễ dàng tham gia vào nhiều phản ứng hóa học như phản ứng oxy hóa – khử, phản ứng polymer hóa, Trong nỗ lực đạt tới trạng thái cân bằng, các gốc tự do lấy các điện tử từ các phân tử lân cận biến các phân tử này thành những gốc tự do và chúng lại lấy điện tử từ các phân tử khác Một phản ứng dây chuyền xảy ra, nơi hàng trăm hay thậm chí hàng ngàn phân tử bị ảnh hưởng.[1]

2.1.2 Nguồn gốc của gốc tự do trong cơ thể

Các gốc tự do trong cơ thể được tạo ra từ 2 nguồn chủ yếu là nội sinh và ngoại sinh Gốc tự do nội sinh được tạo ra từ chính các hoạt động chuyển hóa trong cơ thể Gốc tự do ngoại sinh hình thành trong cơ thể do các tác động từ ô nhiễm môi trường, tia tử ngoại mặt trời, rượu bia, thuốc lá, thuốc chữa bệnh,…

2.1.2.1 Gốc tự do nội sinh

Các gốc tự do nội sinh hình thành trong cơ thể do những quá trình chuyển hóa tự nhiên như hô hấp tế bào, quá trình trao đổi chất của tế bào Ti thể là nguồn tạo ra nhiều các gốc tự do nội bào Trong chuỗi truyền điện tử của hô hấp tế bào một số điện tử bị rò rỉ dẫn đến hậu quả là chúng tương tác với phân tử oxy để hình thành gốc superoxid Khoảng 2-5 % oxy sử dụng cho

sự trao đổi chất hiếu khí trong ti thể bị chuyển thành gốc tự do có nhóm oxy hoạt động gọi là ROS (reactive oxygen species) bao gồm các gốc tự do như superoxide (O2●⁻), hydroxyl (-OH) và các loại khác như hydrogen peroxide (H2O2●), acid hypochlorous (HOCl) và peroxy nitrite (ONOO) Gốc tự do có nitơ hoạt động gọi là RNS (Reactive nitrogen species) bắt nguồn từ NO thông qua phản ứng với (O ●⁻) để hình thành ONOO hoặc dạng lưu huỳnh hoạt động

2.1.2.2 Gốc tự do ngoại sinh

- Sử dụng thuốc điều trị:

Nhiều loại thuốc chữa bệnh có thể tạo ra nhiều gốc tự do khi có sự hiện diện của oxy Những loại thuốc này gồm có kháng sinh có nhóm quinoid, thuốc chống ung thư như bleomycin, anthracyclin (adriamycin) và loại thuốc cản trở sự phát triển tế bào có hoạt động của chất tiền oxy hoá Những gốc là dẫn xuất của penicillamin, phenylbutazon, acid fenamic và aminosalicylat, hợp chất của sulphasalazin có thể ức chế protease, làm giảm acid ascorbic và làm tăng nhanh sự peroxid hóa lipid.[1]

- Bức xạ:

Bức xạ điện từ (tia X, tia gamma) và những bức xạ hạt (electron, photon, neutron, alpha và hạt beta) tạo ra những gốc tự do nguyên thủy bằng việc chuyển năng lượng của chúng cho thành phần của tế bào như nước Những gốc này có thể phản ứng với oxy hòa tan trong dịch tế bào để hình thành ROS

Việc xạ trị trong điều trị ung thư tìm ẩn nguy cơ gây tổn thương mô và tăng gốc tự do.[1]

- Thuốc lá:

Khói thuốc có chứa một lượng lớn những chất như aldehyde, epoxid, peroxid và những gốc oxy hóa khác mà chúng có khả năng tồn tại trong thời gian dài cho đến khi chúng tấn công phế nang Ngoài ra khói thuốc chứa các gốc tự do bền trong nhựa thuốc như semiquinon có dẫn xuất từ quinon và hydroquinon.[1]

- Rượu, bia:

Thông thường, lượng rượu, bia uống vào cơ thể khoảng 2-8% được thải

ra ngoài qua đường nước tiểu, mồ hôi hoặc hơi thở; 92-98% còn lại được

+ Trong giai đoạn 2: acetaldehyde được hình thành là một chất độc, sẽ được ôxy hóa để chuyển thành acetate kèm theo việc phóng thích một lượng lớn gốc tự do Năng lực chuyển hóa của giai đoạn này chỉ có giới hạn và có sự tham gia của ADH, một enzyme phụ thuộc NAD Ở những người phải sử dụng quá nhiều bia rượu, lượng acetaldehyde được sản sinh với một mức quá lớn sẽ không được chuyển hóa hết và gắn vào màng tế bào gây tổn thương tế bào thông qua các cơ chế gây độc, gây viêm Cùng với gốc tự do, acetaldehyde là nguyên nhân chính của quá trình tạo xơ tế bào, gây loạn chức năng tế bào, hình thành các tế bào ác tính

- Tác nhân vô cơ:

Việc hít vào những phân tử vô cơ như bụi (amiăng, thạch anh, silica) có thể dẫn đến tổn thương phổi mà nguyên nhân gián tiếp có thể là gốc tự do

Việc hít các hạt amiăng gắn liền với nguy cơ tăng chứng xơ hóa phổi, ung thư biểu mô (do hít không khí ô nhiễm vào phổi) Những hạt silica cũng như hạt amiăng bị thực bào bởi các đại thực bào phổi Những tế bào này sau đó bị vỡ

ra giải phóng protease và những hợp chất trung gian khác khơi mào quá trình viêm dẫn đến việc tăng các gốc tự do và ROS Hơn nữa các sợi amiăng có sắt

2.1.3 Vai trò của gốc tự do

Nếu không có gốc tự do, về mặt lý thuyết chúng ta sẽ không bao giờ già

Song một cơ thể sống sẽ không thể tồn tại nếu không có các gốc tự do tham gia vào chuỗi hô hấp tế bào cũng như dẫn truyền thần kinh Điều đó cho thấy không phải lúc nào gốc tự do cũng gây hại cho cơ thể.[1]

Chương 2: Tổng quan

Lợi ích của gốc tự do

- Vai trò của gốc tự do trong quá trình trao đổi chất và hô hấp nội bào:

Hầu hết tất cả dạng sống đều cần đến gốc tự do cho các quá trình diễn ra trong cơ thể ở mức độ vi mô Trong tế bào của sinh vật sống, hàng triệu các phản ứng hóa học diễn ra mỗi giây nhằm tạo năng lượng cung cấp cho hoạt động sống và tạo nên những chất cần thiết để xây dựng cơ thể Rất nhiều phản ứng trong số đó là các phản ứng oxy hóa - khử đòi hỏi sự di chuyển của các điện tử từ phân tử này sang phân tử khác, đặc biệt là trong chuỗi hô hấp của tế bào Quá trình hô hấp ở tế bào nhằm tạo ra năng lượng cho các hoạt động sống gồm một chuỗi các phản ứng oxy hóa - khử và gốc tự do là các sản phẩm trung gian được sinh ra trong quá trình này.[1]

Ví dụ: Quá trình khử oxygen tạo thành nước trong quá trình hô hấp:

O2 + 4H+ + 4e⁻ 2H2O (1.3) Quá trình này lần lượt trải qua các bước sau:

O2 + e⁻ O2● ⁻ (1.4)

O2● ⁻ + 2H+ + e⁻ H2O2 (1.5)

H2O2 + H+ + e⁻ HO● + H2O (1.6)

HO● + H+ + e⁻ H2O (1.7)

- Vai trò của gốc tự do trong hệ thống miễn dịch:

Cơ thể người luôn bị đe dọa bởi các vật lạ hoặc vi sinh vật từ môi trường bên ngoài xâm nhập Do đó, một hệ thống miễn dịch nhằm bảo vệ cơ thể khỏi các sinh vật lạ là rất cần thiết Đóng vai trò chính trong nhiệm vụ này là các tế bào lympho T và các gốc tự do, phần lớn là các ROS được tạo ra bởi sự hoạt hóa của các đại thực bào góp phần tiêu diệt các vi sinh vật có hại

Các gốc tự do còn góp phần quét dọn các tế bào già, chết trong cơ thể, tạo điều kiện cho những tế bào mới sinh sôi và phát triển Đồng thời, gốc tự do còn góp phần tiêu diệt các tế bào bất thường như tế bào ung thư

Ngoài ra, gốc tự do còn tham gia vào nhiều quá trình có lợi khác cho cơ thể như chất dẫn truyền thần kinh và cần thiết cho việc hình thành một số hormon như thyroxin Tuy nhiên, khi gốc tự do tồn tại với nồng độ cao ngoài

sự kiểm soát của cơ thể thì gốc tự do lại gây bất lợi đối với cơ thể

Chương 2: Tổng quan

Tác hại của gốc tự do

Khi con người khỏe mạnh, các gốc tự do sinh ra trong các hoạt động sống thoát ra khỏi các quá trình hoạt động bình thường của cơ thể sẽ bị trung hòa bởi hệ thống chống gốc tự do Số lượng gốc tự do trong cơ thể tăng nhanh trong các trường hợp ảnh hưởng bởi chất độc hóa học như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, Một số bệnh về thần kinh, xơ vữa động mạch, bệnh đái tháo đường, bệnh phổi, bệnh ung thư, suy giảm hệ thống miễn dịch, cũng bắt nguồn từ tác động lâu dài của gốc tự do Các phân tử collagen bị các gốc tự do gắn vào gây nên những liên kết chéo làm cấu trúc căn bản của collagen bị xáo trộn làm cho

da mất khả năng đàn hồi và xuất hiện các nếp nhăn

Ngoài ra các bệnh nhiễm khuẩn như bạch cầu bao quanh vi khuẩn, tăng chuyển hóa và năng lượng để làm nhiệm vụ thực bào; các cơ quan hoạt động quá tải tạo ra những gốc tự do làm hư hỏng protein dẫn đến sự rối loạn chức năng của nhiều cơ quan trong cơ thể Các enzyme sẽ không được phục hồi vì nồng độ các gốc tự do cao dần dần làm cơ thể lão hóa nhanh hơn và có thể ảnh hưởng đến sự phá hủy ADN do các gốc tự do dễ dàng tấn công vào nhóm đường deoxyribose và base nitơ của nhóm purin và pirimidin hình thành thể đột biến Sản phẩm của đột biến gen do gốc tự do gây ra được tìm thấy nhiều trong mô ung thư.[1]

Não bộ chiếm 2% trọng lượng cơ thể, nhưng lại tiêu thụ đến 20% - 25%

oxy và năng lượng cơ thể, não là nơi tập trung nhiều axit béo nhất (60% là các axit béo chưa bão hòa) Tại não diễn ra rất nhiều quá trình chuyển hóa do vậy hình thành rất nhiều gốc tự do nhưng hệ thống chống gốc tự do tại não lại yếu hơn nhiều cơ quan khác Khi cơ thể hoạt động căng thẳng hay stress, các gốc

tự do hình thành và tấn công các tế bào não gây chết hoặc suy giảm chức năng của não làm phát sinh một số loại bệnh của tuổi già như Parkinson, Alzheimer

Gốc tự do gây tổn thương thành mạch, thúc đẩy sự hình thành các mảng xơ vữa và tạo huyết khối Lòng mạch bị hẹp lại khiến lưu lượng máu đến nhu mô não bị giảm, gây ra các vấn đề về tuần hoàn não như cơn thiếu máu não thoáng qua, đau nửa đầu,…Đặc biệt gốc tự do là thủ phạm chính gây ra bệnh tai biến mạch máu não

Một trong những tác hại của các gốc tự do mà thực tế có thể kiểm soát được là chúng làm tăng hoạt độ enzyme aminotransferase (ALT) trong máu

Aminotransferase hay còn gọi transaminase là enzyme xúc tác các phản ứng hóa học bên trong các tế bào để chuyển nhóm amino của acid amin từ phân tử cho đến phân tử nhận Là một trong những enzyme nhạy cảm và phổ biến nhất trong số các enzyme của gan Aminotransferase bao gồm aspartate

Chương 2: Tổng quan

aminotransferase (AST) hay còn gọi là serum glutamic oxaloacetic transaminase (SGOT) và alanine aminotransferase (ALT) hay còn gọi là serum glutamic pyruvic transaminase (SGPT) Những enzyme này bình thường nằm trong tế bào gan Khi gan bị tổn thương, các tế bào gan đổ tràn các enzyme này vào máu làm tăng nồng độ enzyme trong máu và báo động cho biết gan đang bị tổn thương Do đó, ALT là chất chỉ điểm tương đối đặc hiệu cho tình trạng tổn thương của gan.[1]

2.2 Chất chống oxi hóa 2.2.1 Định nghĩa

Chất chống oxy hóa là những chất có khả năng ngăn ngừa, chống lại và loại bỏ các gốc tự do một cách trực tiếp hoặc gián tiếp Các chất chống oxi hóa đóng vai trò là chất cho điện tử biến các gốc tự do thành những dạng bền hơn,

cơ chế như sau:[2]

, Cu2+, Ni2+, Mn2+, các ion này thường khơi mào cho phản ứng oxy hóa

2.2.2 Phân loại chất chống oxi hóa

Có nhiều cách phân loại chất chống oxy hóa dựa trên nguồn gốc, cấu trúc của chất chống oxy hóa Một trong những cách đó là dựa trên bản chất enzym

hoặc không enzym của chất chống oxy hóa

2.2.2.1 Chất chống oxi hóa có bản chất enzyme

Đây là các chất chống oxi hóa nội sinh được tạo ra trong tế bào và đóng một vai trò hết sức quan trọng Các tế bào luôn bị đe dọa bởi các gốc tự do, vì vậy một hệ thống chống oxi hóa ngay trong tế bào là điều hết sức cần thiết Hệ thống đó có sự tham gia của các enzyme sau:

Chương 2: Tổng quan

Superoxid dismutase

Superoxid dismutase (SOD) hiện diện ở hai vị trí trong tế bào, SOD hiện diện trong ti thể có cofactor là mangan (Mn – SOD), SOD hiện diện trong bào tương có cofactor là đồng và kẽm (Cu, Zn – SOD) SOD ở trong dịch tế bào chỉ có đồng tham gia vào quá trình xúc tác, kẽm chỉ tham gia vào sự ổn định enzyme SOD có nồng độ cao nhất ở gan, thận và hồng cầu, xúc tác superoxid thành H2O2

O2● ⁻ + O2● ⁻ SOD O2 + H2O2 (1.8)

Cụ thể:

Cu2+-SOD + O2⁻ Cu1+-SOD + O2 (1.9)

Cu1+-SOD + O2⁻ + 2H+ Cu2+-SOD + H2O2 (1.10) Hydrogen peroxid được tạo thành là chất nguy hiểm trong tế bào vì nó có thể chuyển thành gốc hydroxyl (phản ứng 1.8) là một trong những gốc nguy hiểm nhất cho tế bào.[1]

Glutathionperoxydase (GSH-Px)

Enzyme phân hủy H2O2 ở các tế bào của động vật có vú chủ yếu là

GSH-Px Glutathione (GSH) là cofactor của enzym GSH-GSH-Px GSH là một tripeptid chứa 3 loại acid amin là acid glutamic, cystein và glycin GSH-Px là enzym có selen, enzyme này là một nhân tố chống oxy hóa mạnh gặp chủ yếu trong bào tương, nó ngăn cản việc hình thành các gốc tự do tạo thành trong các quá trình tổng hợp diễn ra trong cơ thể, xúc tác sự khử hydro peroxid và peroxid hữu cơ

H2O2 + 2Glu-SH 2H2O + Glu-S-S-Glu (1.11) ROOH + 2Glu-SH ROH + H2O + Glu-S-S-Glu (1.12) Glu-SH: Glutathione dạng khử

Glu-S-S-Glu (glutathiondisulfide): Glutathione dạng oxy hóa

Dạng oxy hóa phục hồi nhờ glutathionereductase (GR):

Glu-S-S-Glu + NADPH + H+ 2Glu-SH + NADP+ (1.13) GSH-Px hoạt động khi H2O2 ở nồng độ thấp, khi H2O2 ở nồng độ cao catalase sẽ hoạt động Khi H2O2 còn lại rất ít, catalase không còn tác dụng thì GSH-Px được hoạt hóa và xúc tác phản ứng phân hủy H2O2 Điều này rất quan trọng vì phản ứng của GSH-Px đòi hỏi phải có cơ chất là GSH, còn phản ứng với catalase thì không cần GSH, vì thế tiết kiệm được glutathione cho cơ thể.[1]

Chương 2: Tổng quan

Catalase

Catalase có trong các peroxisom của mọi mô nhưng chủ yếu là ở trong

mô gan và thận Catalase xúc tác phân hủy rất mạnh H2O2 thành H2O và xúc tác phản ứng giữa H2O2 và chất cho proton (AH2)

2H2O Catalase 2H2O + O2 (1.14) 2H2O + AH2 Catalase 2H2O + A (1.15)

Bộ ba enzyme catalase, SOD, GSH-Px bảo vệ những vị trí của cơ thể bị

“phơi nhiễm” như biểu mô phổi, hồng cầu Ở những vị trí này bộ ba enzym trên có nhiều hơn so với các mô khác.[1]

2.2.2.2 Chất chống oxi hóa không mang bản chất enzyme

Chất chống oxy hóa không có bản chất enzyme là những hợp chất do cơ thể sinh ra (nguồn gốc nội sinh) như vitamin A, glutathione, glycin, methionine, hoặc các chất chống oxy hóa ngoại sinh có nhiều trong thực vật gồm có các nhóm vitamin C, vitamin E, flavonoid, lignan, alkaloid, courmarin, terpene, carotenoid… Các chất này được xếp vào nhóm các chất chống oxy hóa không có bản chất là enzyme

Vitamin E

O HO

alpha- tocopherol

Vitamin E là một tập hợp 8 chất, trong đó α – tocopherol là hợp chất thể hiện hoạt tính chống oxy hóa mạnh nhất Vitamin E là một chất chống oxy hóa hòa tan trong lipid, phân bố rộng khắp trong tế bào và được coi là hàng phòng thủ trước tiên chống lại quá trình peroxyd hóa lipid Vitamin E bảo vệ các acid béo chưa bão hòa và cholesterol trong màng tế bào Vitamin E giúp tiết kiệm selenium của enzyme GSH-Px và bảo vệ những chất tương tự chất béo khác như vitamin A khỏi bị phân hủy Trong sự hiện diện của ion Fe2+/ascorbat, vitamin E không ngăn chặn được sự khởi phát quá trình peroxid hóa lipid nhưng góp phần làm chậm lại tiến trình này Sự peroxyd hóa của acid béo màng tế bào cho ra hàng loạt phản ứng mà kết quả cho ra gốc lipoperoxyd (LOO•) rất hoạt động vì không bền sẽ làm rối loạn chức năng sinh học của những màng Tính chất chống oxy hóa của α – tocopherol thể hiện qua việc ngăn chặn phản ứng của các gốc tự do bằng cách nhường một điện tử của gốc

Glutathione

Glutathione (GSH) là một chất chống oxy hóa nội sinh phổ biến có phân

tử lượng thấp GSH là một tripeptid gồm các 3 acid amin như acid glutamic, L-cystein và L-glycin Hoạt tính chống oxy hóa của GSH được thể hiện theo 2 cách:

L-γ-GSH có hydrogen linh động nên có thể khử các gốc tự do bằng cách cho hydrogen cho các gốc tự do Gốc tự do GS• mới hình thành sẽ dimer hóa tạo thành hợp chất Glu-S-S-Glu bền vững:

2Glu-SH + 2R● 2RH + 2Glu-S● (1.17) Glu-S● + Glu-S● 2Glu-SH (1.18) GSH đóng vai trò là chất cho điện tử trong các phản ứng được xúc tác bởi enzyme GSH peroxidase (GSH-Px) nhằm phân hủy các hợp chất peroxid hữu cơ và vô cơ độc hại GSH rất quan trọng trong việc chống oxy hóa ở não, nơi mà những chất chống oxy hóa khác như SOD, Catalase và GSH-Px có nồng độ rất thấp Hoạt động bất thường của GSH trong não là một trong những nguyên nhân chính gây bệnh Parkinson

Bên cạnh đó GSH điều hòa quá trình tổng hợp ADN, sửa chữa các sai sót trong quá trình nhân đôi ADN; kiểm soát quá trình chết đi của tế bào; điều hoà

sự tổng hợp protein, prostaglandin, leucotrien và các cytokin Đặc biệt GSH giúp khôi phục các chất chống oxy hoá ngoại sinh (vitamin C, vitamin E) trở lại trạng thái khử.[1]

Chương 2: Tổng quan

Vitamin C

Vitamin C hay còn được gọi là acid asborbic là một chất dinh dưỡng thiết yếu, một chất chống oxi hóa quan trọng trong cơ thể con người Vitamin này thường chiếm hàm lượng khá cao trong các loại rau quả tươi

Tên IUPAC 2-oxo-L-threo-hexono-1,4-lactone-2,3-enediol

Hay dihydroxyethyl)furan-2(5H)-one

Năm 1932 Haworth và Kinh đã xác định cấuu trúc của vitamin C

Cơ chế kháng oxi hóa

Acid ascorbic dễ dàng nhường điện tử cho gốc tự do trở thành acid dehyroascorbic Phương trình phản ứng:

Chương 2: Tổng quan

Vai trò của vitamin C

Khi thiếu vitamin C trong thời gian dài sẽ gây ra bệnh Scurvy với các triệu chứng: chảy máu chân răng, tụ máu dưới màng xương, đốm xuất huyết, Nếu không điều trị có thể tử vong do chảy máu ồ ạt hoặc do thiếu máu cục bộ cơ tim Do vậy việc bổ sung vitamin C là điều quan trọng đặc biệt

là những người đi biển dài ngày

Vitamin C thúc đẩy quá trình tổng hợp collagen, một protein chính của

cơ thể Collagen rất quan trọng trong việc liên kết các cấu trúc cơ thể lại với nhau (mô liên kết, sụn khớp, dây chằng,…), giúp mau lành vết thương, liền sẹo và giúp nướu răng khỏe mạnh Thêm vào đó, nó còn tham gia sản xuất một số chất dẫn truyền thần kinh, tổng hợp carnitine

Tăng khả năng chống nhiễm khuẩn nhờ kích thích tổng hợp interferon- chất ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn vào tế bào Một số nghiên cứu cho thấy nếu uống 1 mg vitamin C mỗi ngày có thể giảm 50% nguy cơ cảm lạnh

và 23% các triệu chứng cảm cúm Bên cạnh đó, vitamin C giúp chuyển hóa 80% cholesterol thành dạng sunfat tan trong nước để bài tiết khỏi cơ thể, làm giảm lượng cholesterol trong máu, loại bỏ các cholesterol tích tụ trong động mạch nên làm giảm nguy cơ xơ vữa động mạch

Vitamin C giúp chống lại khả năng thiếu máu do nó kích thích sự hấp thu sắt tại ruột non, sắt là nhân tố chính tạo màu cho máu do vậy giúp làm tăng sự tạo thành hồng cầu do vậy làm giảm sự thiếu máu Vitamin C còn giúp chống lại sự kết tủa canxi ở ruột, làm tăng khả năng hấp thu canxi của cơ thể Ngoài

ra vitamin C còn liên quan đến sự hình thành các hormon của tuyến giáp và tuyến thượng thận

Nhóm hợp chất Polyphenol

Polyphenol là các hợp chất mà phân tử của chúng chứa nhiều vòng benzen, trong đó có một, hai hoặc nhiều nhóm hydroxyl Có nhiều cách phân loại khác nhau nhưng dựa vào đặc trưng cấu tạo hóa học người ta chia polyphenol thành ba nhóm chính như sau:

 Nhóm hợp chất phenol C6 – C1: Acid galic

 Nhóm hợp chất phenol C6 – C3: Acid cafeic

 Nhóm hợp chất phenol C6 – C3 – C6: Catechin, Flavonoid

Cũng như vitamin C, thì hợp chất polyphenol mà cụ thể là nhóm flavonoid đã được khám phá bởi nhà sinh hóa nổi tiếng Albert Szent Gyorgyi vào những năm 1930 nhưng mãi đến hiện nay người ta mới chú ý đến hợp chất