Tổng quan tài liệu về thành phần hóa thực vật định hướng tác dụng chống oxy hóa

Giới thiệu về chất chống oxy hóa Chất chống oxy hoá là những chất phản ứng với gốc tự do những chất là căn nguyêngây tổn hại tế bào tạo ra trong các quá trình oxy hoá, trả lại gốc tự do

mạnh đó là polyphenol và flavonoid Vì vậy, đề tài: “Tổng quan tài liệu về thành

phần hóa thực vật định hướng tác dụng chống oxy hóa” được thực hiện với những

mục tiêu:

 Tổng quan tài liệu về chất chống oxy hóa

 Tổng quan về nhóm polyphenol và flavonoid

 Tập hợp một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về chất chống oxy hóa

2.1.1 Chất oxy hóa (Gốc tự do)

2.1.1.1 Định nghĩa chất oxy hóa

Gốc tự do (chất oxy hóa) có tên tiếng Anh là free radical Gốc tự do là các phân tử hóahọc có một điện tử duy nhất (electron mang điện tích âm) hoặc một số lẻ điện tử Gốc

tự do có mặt hầu hết ở mọi không gian trong đó có cả môi trường bên trong cơ thể conngười Đó chính là lý do vì sao, mỗi ngày có hơn 10000 gốc tự do tấn công vào cơ thểcon người

Và khi tấn công vào cơ thể chúng ta, gốc tự do vì chưa tạo được thành cặp, không cânbằng về điện tử do đó nó rất bất ổn, dễ dàng tạo ra phản ứng chiếm đoạt điện tử củacác phân tử khác để tạo thành cặp và lần lượt tiếp tục tạo ra chuỗi gốc tự do mới gâyrối loạn hoạt động bình thường của tế bào

Một số loại gốc tự do nguy hiểm bao gồm: superoxyde, ozon, hydrogen peroxyd,peroxy lipid, hydroxyl radical gây ra nhiều tổn thương tế bào Bên cạnh đó, gốc tự docòn là “phế phẩm” của sự căng thẳng, lo âu kéo dài, mệt mỏi, stress hay ô nhiễm môitrường, tia phóng xạ, tia UV, thực phẩm bẩn, nước ngọt, rượu bia, hóa chất côngnghiệp…

2.1.1.2 Cơ chế hoạt động của chất oxy hóa

Khi xâm nhập vào cơ thể, gốc tự do sẽ bắt đầu phá hủy sức khỏe của chúng ta theotrình tự sau:

Đầu tiên, gốc tự do sẽ tấn công vào màng tế bào Chúng sẽ oxy hóa màng tế bào gâykhó khăn, trở ngại cho việc thải chất độc và hấp thu chất dinh dưỡng

Sau khi đánh bại lớp màng tế bào, các gốc tự do tiếp tục tấn công vào các ty lạp thể,phá vỡ nguồn cung cấp năng lượng cho tế bào

Sau cùng, bằng cách oxy hóa, gốc tự do sẽ làm suy yếu kích thích tố và các enzymkhiến cơ thể không tăng trưởng được

Gốc tự do là kẻ thù đặc biệt nguy hiểm đối với sức khỏe con người Chúng là nguồngốc của sự lão hóa và là tác nhân của hơn 100 loại bệnh tật ảnh hưởng đến chất lượngcuộc sống con người Các bệnh do gốc tự do có thể phát sinh trên hầu hết các bộ phậncủa cơ thể như não, mắt, da, hệ miễn dịch, tim, mạch máu, phổi, thận, đa cơ quan vàkhớp Và gốc tự do cũng là nguyên nhân hàng đầu gây nên bệnh ung thư do nó “cướp”điện tử, làm tổn thương màng tế bào, phản ứng mạnh với các phân tử protein, DNA và

các axit béo, dẫn đến những rối loạn trong hoạt động của tế bào, gây tổn hại, rối loạn

và làm chết tế bào

2.1.1.3 Những cách mà cơ thể chúng ta chống lại chất oxy hóa

Nếu như phải chọn một cỗ máy thần kỳ nhất trên thế giới, thì có lẽ cơ thể con ngườichính là lựa chọn đầu tiên Vì sao? Bởi cả cơ thể con người là một hệ thống với các bộphận liên kết chặt chẽ với nhau Hệ thống này làm việc ngày đêm không ngừng nghỉ

để duy trì sự sống cho con người Nếu có bất kỳ sai phạm nào xảy ra, cơ thể chúng ta

sẽ phát hiện ra ngay và tìm cách khắc phục

Khi gốc tự do tấn công vào chúng ta cũng vậy, cơ thể sẽ có biện pháp phù hợp để loại

bỏ chúng

Khi bị các gốc tự do xâm nhập vào và phá hủy tế bào, gây tổn hại cho DNA thì cơ thể

sẽ tiết ra một loại enzym có chức năng cắt và loại bỏ những phần AND bị hỏng, tiếptheo sẽ tổng hợp lại và gắn các DNA trở lại vị trí cũ, từ đó sửa chữa, khắc phục nhữngsai phạm trên DNA

Trường hợp gốc tự do phá hủy các phân tử protein, cơ thể sản xuất ra enzym cellularprotease có khả năng nhận diện protein hỏng và phân hủy nó để tạo ra nguyên liệu choquá trình tổng hợp protein mới

Bên cạnh đó, các gốc tự do có thể tạo ra các chuỗi phản ứng oxy hóa lipid khác nhau

để tạo ra các chất oxy hóa mới và chúng tiếp tục gây tổn hại đến cơ thể Những loạigốc tự này đều được vitamin E, vitamin C, vitamin A, Selence, GlutathionePeroxydase và các chất bảo vệ khác trong cơ thể chống lại và tiêu diệt chuỗi phản ứngsinh ra các chất oxy hóa mới

Tuy nhiên, nếu có quá nhiều gốc tự do tồn tại trong cơ thể, bộ máy bên trong chúng takhông thể tự loại bỏ hết được Và nếu một lỗi nhỏ không được khắc phục, thì hậu quả

sẽ ngày càng lớn, và cuối cùng, sức khỏe, sự sống của chúng ta sẽ bị đe dọa

Vì lí do đó, mà chúng ta phải tìm mọi cách chống lại gốc tự do, hạn chế sự tấn côngcủa nó vào cơ thể, đồng thời bổ sung cho cơ thể những chất gọi là chất chống oxy hóa

để khử các gốc tự do

2.1.2 Chất chống oxy hóa

2.1.2.1 Giới thiệu về chất chống oxy hóa

Chất chống oxy hoá là những chất phản ứng với gốc tự do (những chất là căn nguyêngây tổn hại tế bào) tạo ra trong các quá trình oxy hoá, trả lại gốc tự do vô hại nên ngăncản hay làm chậm quá trình này

2.1.2.2 Nguồn gốc của chất chống oxy hóa

Nguồn gốc hình thành các gốc tự do (OH, O2, NO,…) như tia UV, bức xạ ion hóa, ônhiễm không khí, hút thuốc, trao đổi chất, sự cháy, căng thẳng,… Các gốc tự do lànguyên nhân gây tổn thương tế bào, protein, axit nucleic, DNA,… và dẫn tới các cănbệnh nguy hiểm như ung thư, lão hóa, tiểu đường, tim mạch… Do đó, để tránh sự gâyhại của các gốc tự do thì cần thiết phải loại bỏ chúng bằng cách sử dụng các chấtchống oxy hóa bổ sung như các vitamin (A, C, E,…), polyphenol, flavonoid,anthocyanin, carotenoid,…

2.1.2.3 Khái niệm chất chống oxy hóa

Chất chống oxy hóa là một loại hóa chất giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxyhóa chất khác Sự oxy hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron được chuyểnsang chất oxy hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền pháhủy tế bào sinh vật

2.1.2.4 Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa tiêu diệt gốc tự do

Chất chống oxy hóa ngăn quá trình phá hủy tế bào sinh vật bằng cách khử đi các gốc

tự do, kìm hãm sự oxy hóa bằng cách oxy hóa chính chúng Để làm vậy, người ta haydùng các chất khử (như thiol hay polyphenol) làm chất chống oxy hóa

Dù phản ứng oxy hóa thuộc loại cơ bản trong đời sống nhưng có thể ngăn chặn nó,chẳng hạn động - thực vật duy trì hệ thống rất nhiều loại chất chống oxy hóa nhưglutathione, vitamin C, E, enzyme catalase, superoxide dismutase, axit citric

Chất chống oxy hóa bảo vệ hàng tỷ tế bào trong cơ thể khỏi các gốc tự do, giúp phòngngừa bệnh ung thư

Chọn những thực phẩm tự nhiên chứa chất chống oxy hóa như rau, trái cây, các loạihạt, các loại đậu, trong chế độ ăn uống hàng ngày sẽ giúp con người có cuộc sốnglành mạnh

Ngoài ra, có thể bổ sung các thực phẩm chứa chất chống oxy hóa từ các thực phẩmkhác như quả acai, nam việt quất, quả anh đào, kiwi, táo đỏ, quả mâm xôi, cà rốt, dưachuột, khoai tây, atisô, bơ, măng tây, rau diếp, rau màu xanh lá cây và các loại bí,…Chất chống oxy hóa là chất dinh dưỡng có tác dụng giảm tác hại của oxy hóa (các gốc

tự do) trên các tế bào cơ thể Bên cạnh đó, các tế bào cơ thể cần cung cấp oxy cho sựtăng trưởng và năng lượng Các tế bào cơ thể sử dụng oxy để tạo ra năng lượng và duytrì sự sống và phát hành các gốc tự do như một sản phẩm phụ Chất chống oxy hóa sẽloại bỏ các gốc tự do để ngăn ngừa bệnh tật trong cơ thể và giúp tăng tuổi thọ cho conngười

Một số chất chống oxy hóa là chất dinh dưỡng bao gồm: Vitamin A, vitamin C,vitamin D, vitamin E, beta-carotene, selen, hợp chất lycopene…

Ngoài ra còn có các chất chống oxy hóa khác như: Flavonoid, polyphenol, isoflavone,kẽm, coenzyme Q10, melatonin, catechin, acid citric, acid phytic, axit oxali, lutein, 2.2 Tổng quan về polyphenol và flavonoid

Polyphenol hiện diện trong bữa ăn hằng ngày từ các loại rau củ quả như: mật ong, raucải, táo, dâu tằm, việt quất, dưa đỏ, lựu, sơri, nam việt quất, nho, lê, mận, mâm xôi,quả mọng aronia và trái dâu tây Trong các loại rau xanh, trà xanh, trà trắng,… Chođến các loại hạt, ngũ cốc, socola, kể cả cà phê Đa phần polyphenol tồn tại trong cácthực phẩm kể trên đều thuộc nhóm flavonoid, nhóm thân thiện với cơ thể và khả năngchống oxy hóa cao nhất

Những căn bệnh sinh ra do quá trình thoái hóa của cơ thể, hoặc sự tấn công của gốc tự

do, sinh ra các bệnh mãn tính như ung thư, tim mạch, tiểu đường,… polyphenol ứcchế quá trình oxy hóa bằng cách làm cản trở các chuỗi phản ứng oxy hóa trong cơ thể,

ức chế sự oxy hóa của lipid Nên việc tiêu thụ các loại thực phẩm chứa nhiềupolyphenol sẽ giúp quá trình oxy hóa diễn ra chậm hơn, cơ thể khỏe mạnh, tươi tắn.Flavonoid là một trong các nhóm hợp chất polyphenol thường gặp trong thực vật Cácflavonoid là một trong những nhóm hợp chất phong phú và đa dạng vào bậc nhấttrong thiên nhiên, có mặt không những chỉ trong những thực vật bậc cao mà còn trongmột số thực vật bậc thấp, thậm chí còn có cả trong các loài tảo Hơn một nửa rau quảthường dùng có chứa flavonoid, chúng cũng là các thành phần hay gặp trong dược liệu

có nguồn gốc thực vật Cho đến nay, flavonoid vẫn là lớp chất được các nhà hoá họccác hợp chất thiên nhiên quan tâm nghiên cứu Có khoảng trên 11000 hợp chấtflavonoid đã được biết về cấu trúc Flavonoid không những có giá trị về mặt cảm quan

mà được khai thác, sử dụng trong nhiều lĩnh vực: Thực phẩm, mỹ phẩm và có ý nghĩađặc biệt quan trọng trong y dược học Flavonoid có ứng dụng trong y học để điều trịmột số bệnh như: viêm nhiễm, dị ứng, loét dạ dày và hành tá tràng, giúp cơ thể điềuhoà các quá trình chuyển hoá, chống lão hoá, làm bền thành mạch máu và giảm lượngcholesterol trong máu Với các nhà hoá sinh thì cho rằng flavonoid là một chất chốngoxi hoá lý tưởng Hiện nay, nhiều flavonoid được phân lập từ thực vật đã được ứngdụng thành các chế phẩm đặc trị bệnh và sử dụng trong bảo quản thực phẩm, được thếgiới công nhận là một trong những lớp chất thiên nhiên có tác dụng làm chậm quátrình lão hoá và đột biến của các tế bào trong cơ thể

2.2.1 Polyphenol

2.2.1.1 Khái niệm polyphenol

Polyphenol là các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên và tồn tại trong thực vật đượcchứng minh là có khả năng chống oxy hóa vô cùng hiệu quả Polyphenol có thể bảo vệ

cơ thể, giúp cơ thể chống lại nhiều loại bệnh khác nhau do gốc tự do gây ra Đặc điểmchung của chúng là trong phân tử có vòng thơm (vòng benzen) chứa một hay hai,ba, hoặc nhiều nhóm hydroxil (OH) gắn trực tiếp vào vòng benzen Tùy thuộc vào

số lượng và vị trí tương hỗ của các nhóm OH với bộ khung hóa học mà các tính chất

lý hoá học hoặc hoạt tính sinh học thay đổi

2.2.1.2 Tác dụng của polyphenol

Polyphenol được chú ý tới bởi khả năng chống oxy hóa của chúng Chúng có khảnăng chuyển electron trong chuỗi hô hấp bình thường định cư trong ti thể Chúng cóđược khả năng đó là do chúng có khả năng tạo phức bền với kim loại nặng Do đó làmmất khả năng hoạt tính xúc tác của chúng, đồng thời chúng có khả năng dập tắt cácquá trình tạo ra các gốc tự do

Ngoài ra, polyphenol còn có khả năng ức chế sự phát triển của vi nấm

Nhiều polyphenol có hoạt tính của vitamin P nghĩa là tăng độ đàn hồi và chuẩn hóatính thấm thấu của vi ti huyết quản

Nhiều tài liệu nghiên cứu polyphenol có khả năng chống và ức chế các tế bào ung thư

và sự hấp thụ của tia UV

2.2.1.3 Cấu trúc của polyphenol

Cấu trúc đơn giản nhất của polyphenol là một vòng benzenoid thơm (phenyl) gắn vớimột nhóm hydroxyl (-OH) Số vòng phenyl càng tăng khả năng oxy hóa càng mạnh.Tùy thuộc vào số lượng và vị trí tương hỗ của các nhóm OH với bộ khung hóa học màcác tính chất lý hoá học hoặc hoạt tính sinh học thay đổi

Điển hình có thể kể đến EGCG một hợp chất polyphenol quen thuộc có trong trà xanh

có khả năng chống oxy hóa cao, có tổng cộng 4 vòng phenyl thuộc nhóm flavonoid.2.2.1.4 Nguồn gốc của polyphenol

Polyphenol xuất hiện nhiều ở rau củ quả và các loại hạt, sở dĩ ăn nhiều rau xanh vàtrái cây giúp chúng ta tươi trẻ hơn là nhờ vi chất này Các hợp chất polyphenol có khảnăng làm chậm lại quá trình oxy hóa nhờ vào sự kết hợp với các enzym có trong thựcvật Polyphenol tồn tại chủ yếu trong tự nhiên, có thể tổng hợp hoặc bán tổng hợpnhưng tính chất sẽ không bằng được với polyphenol tự nhiên

2.2.1.5 Phân loại các hợp chất của polyphenol

Nhóm hợp chất phenol là một nhóm lớn các hợp chất thứ cấp bao gồm những hợp chấtchứa ít nhất một nhân thơm trên đó mang một hay nhiều nhóm hydroxy Nhóm gồmnhững hợp chất từ đơn giản như các acid phenol (acid gallic, acid caffeic) đến nhữnghợp chất trùng hợp cao phân tử (>3000 Dalton) như các tanin (acid tannic) Chúng tồntại dưới nhiều nhóm phân loại, đặc biệt là nhóm acid phenol, flavonoid, tanin, stilben,lignan, saponin, phytosterol hay các phytostanol Trong đó quan trọng nhất là cácflavonoid, tannin và acid phenol

Vai trò của chúng đối với thực vật là dẫn dụ côn trùng, giúp cây thụ phấn, bảo vệ câykhỏi tác hại của tia UV từ mặt trời, bảo vệ cây khỏi sâu bọ

Tiền chất để sinh tổng hợp hầu hết các hợp chất polyphenol là acid shikimic hayshikimat Tùy vào tính tan của nhóm OH mà các phenol có hay không có tính acid.Chúng là các chất có hoạt tính và dễ dàng bị oxy hóa tạo các polymer

 Những hợp chất polyphenol đơn giản

Chỉ có một số ít hợp chất phenolic đơn giản (hợp chất chỉ chứa 1 vòng benzen) tồn tạitrong tự nhiên Chẳng hạn, resorcinol (1,3-dihydroxybenzen) và phloroglucinol (1,3,5-trihydroxybenzen) là những hợp chất được hình thành từ nhựa cây và vỏ cây ăn trái(hình a)

Hình a Cấu trúc của các hợp chất polyphenol đơn giản

 Flavonoid

Những hợp chất thuộc họ flavonoid có số lượng rất lớn và được nghiên cứu nhiều nhấttrong các hợp chất polyphenol Cho đến nay đã có hơn 8000 hợp chất thuộc họflavonoid đã được phát hiện Chúng có bộ khung hóa học C6−C3−C6’ (hình b)

Hình b Cấu trúc tổng quát của hợp chất flavonoidDựa vào bản chất của cấu trúc cơ bản, flavonoid được phân chia thành nhiều phân lớpkhác nhau, ví dụ: (i) Vòng dị tố (đóng và mở), (ii) sự có hoặc không có liên kết đôiC2=C3 và nhóm carbonyl ở C4 và (iii) vị trí của vòng B (ở vị trí C2 hoặc C3) Hầu hếtcác flavonoid đều có nhóm thế OH ở vị trí C5 và C7 còn vòng B thường có nhóm thế

 Flavonol

Hợp chất flavonol là những hợp chất flavone có một nhóm OH ở C3 (hình d).Flavonol có rất nhiều trong các loài thực vật và phổ biến là: quercetin, kaempferol vàmyricetin (hình d)

Hình d Cấu trúc của hợp chất flavonol

 Flavanone

Đặc điểm của flavanone là có một nhóm keton ở C4 và không có liên kết đôi ở C2, C3(2-phenyl-2,3-dihydropyran-4-one) Flavanone là đồng phân của chalcone và chúngđược tổng hợp bằng phản ứng nhân tạo và phản ứng sinh hóa Flavanone có một trungtâm bất đối ở C2 tạo nên hai đồng phân quang học rất quan trọng có một số hoạt tínhsinh học Một số flavanone phổ biến là naringenin, eriodictyol và hespertin (hình e)

Hình e Cấu trúc của hợp chất flavanone

 Dihydroflavonol

Hợp chất dihydroflavonol là flavanone được gắn nhóm thế OH ở C3 hydroxy-2,3-dihydropyran-4-ones) (hình f) Chúng có hai carbon bất đối C2 và C3nên tạo ra hai cặp đôi đồng phân quang học Những hợp chất dihydroflavonol phổbiến nhất là: aromanderin, taxifolin và ampelopsin (hình f)

(2-phenyl-3-Hình f Cấu trúc của hợp chất dihydroflavonol

 Flavanol

Đặc điểm của hợp chất flavanol là không có nhóm keton ở C4 và liên kết đôi ở C2, C3(hình g) Chúng được chia làm hai dạng: (i) flavan-3,4-diols và (ii) flavan-3-ol.Catechin và epicatechin là những hợp chất flavan-3-ol được phân bố rất rộng rãi và cótrong thành phần của trà xanh Chúng có thể kết hợp với acid gallic để tạo raepigallocatechin gallate hoặc epicatechin gallate

Hình g Cấu trúc của hợp chất flavanol

 Chalcone và dihydrochalcone

Chalcone (1,3-diaryl-2-propen-1-one) là những hợp chất flavonoid mạch hở trong đó

có hai vòng thơm được liên kết với nhau bằng nhóm carbonyl và liên kết đôi Cα=Cβ

Và cần lưu ý rằng, cách đánh số thứ tự trong chalcone bị đảo ngược so với cách đánh

số thứ tự trong flavonoid (ví dụ: vòng A có số thứ tự 1’-6’, vòng B có số thứ tự 1-6(hình h)

Sự có mặt của liên kết chưa bão hòa α, β và không có vòng C trung tâm là hai đặcđiểm khác biệt của chalcone, nên nó tạo ra những hợp chất có tính chất hóa học khácnhau từ hợp chất flavonoid

Hình h Cấu trúc của hợp chất chalconeChalcone được tổng hợp nhờ vào xúc tác enzym chalcone Đây là hợp chất trung gianrất quan trọng có trong thực vật, vì nó là tiền chất để tạo ra hầu hết các hợp chấtflavonoid Quá trình chuyển hóa từ chalcone thành flavone là nhờ vào chất xúc tác làenzym đồng phân của chalcone

Hình j Cấu trúc của hợp chất anthocyanidin

2.2.1.6 Cơ chế hoạt động của các hợp chất chống oxy hóa polyphenol

 Cơ chế chuyển nguyên tử hydro (Hydrogen Atomic Transfer-HAT)

Trong cơ chế này, chất chống oxy hóa, được ký hiệu là ArOH, sẽ khống chế các gốc

tự do (ví dụ: gốc peroxyl ROO•) bằng cách chuyển một nguyên tử hydro của nhóm

OH trong ArOH sang gốc tự do ROO•:

ROO• + ArOH → ROOH + ArO• (1.1)Gốc phenoxyl (ArO•) tạo thành có thể được ổn định nhờ vào sự chuyển một nguyên tửhydro ở xa hơn để tạo thành quinone hoặc phản ứng với gốc tự do khác bao gồm cảcác gốc phenoxyl khác Với sự phát triển liên tục như vậy sẽ tạo ra một chuỗi cácphản ứng

Cơ chế HAT phù hợp với kiểu phân cắt đồng ly của liên kết O-H trong hợp chấtpolyphenol Phản ứng này có thể xảy ra trên mỗi nhóm OH của hợp chất polyphenol(ArOH) và nó phụ thuộc vào năng lượng phân ly liên kết (Bond Dissociation Enthalpy

− BDE) của nhóm OH và enthalpy của phản ứng (1.1)

Năng lượng phân ly liên kết (BDE) thể hiện độ bền nhiệt động của liên kết O-H tronghợp chất polyphenol BDE thấp thì liên kết O-H dễ dàng bị cắt đứt và nguyên tử hydro

dễ dàng chuyển đến kết hợp với gốc tự do, điều này sẽ đóng vai trò rất quan trọngtrong phản ứng chống oxy hóa

 Cơ chế chuyển một electron chuyển proton (Single Electron Transfer-ProtonTransfer − SET−PT)

Cơ chế này gồm hai quá trình (phản ứng 1.2), trong quá trình thứ nhất một electron từpolyphenol chuyển sang gốc tự do và quá trình thứ hai là chuyển một proton

ROO• + ArOH → ROO- + ArO+• → ROOH + ArO• (1.2)

Cơ chế SET−PT được quyết định bởi khả năng chuyển electron, được đặc trưng bởinăng lượng ion hóa (Ionization Energy − IE) Trong quá trình thứ hai của cơ chế nàythì liên kết O−H phân cắt theo kiểu dị ly, được đặc trưng bởi năng lượng phân lyproton (Proton Dissociation Enthalpy – PDE), nó tỏa nhiệt mạnh đối với hợp chấtphenolic Ngoài ra, dung môi cũng ảnh hưởng đến enthalpy phản ứng của quá trìnhthứ nhất Vì vậy, dung môi cần phải đưa vào nghiên cứu để thu được một sự môphỏng tốt về đặc điểm phản ứng oxy hóa của hợp chất polyphenol

 Cơ chế chuyển proton mất electron (Sequential Proton Loss Electron Transfer

− SPLET)

Trong cơ chế SPLET (các phản ứng 1.3) thì một proton bị mất và tiếp theo đó là sựchuyển electron Hai đại lượng nhiệt động học bao gồm ái lực proton (Proton Affinity– PA) và năng lượng chuyển electron (Electron Transfer Enthalpy – ETE) là hai thông

số đặc trưng cho quá trình này Cơ chế này được xét trong điều kiện pH cụ thể

Hình 1.13 Sơ đồ các cơ chế chống oxy hóa

2.2.1.6 Một số nguyên liệu giàu hợp chất polyphenol ở Việt Nam

 Cây sa kê

Sa kê có tên khoa học là Artocarpus altilis (hình a) phân bố rộng rãi ở khu vực TháiBình Dương: Indonesia, Malaysia đến Hawaii Cây thích hợp với khí hậu nhiệt đới giómùa nóng ẩm, mưa nhiều Sa kê là một trong những loài cây lương thực có sản lượngcao Quả sa kê có chứa thành phần tinh bột, khoáng chất, các acid amin thiết yếu Sa

kê được coi là cây đáp ứng cho nhu cầu thực phẩm của các dân tộc thiểu số và làmnguyên liệu cho một số ngành, chủ yếu là ngành công nghệ thực phẩm Sa kê đã đượcngười Pháp đưa vào Việt Nam từ Indonesia và được trồng tại miền Nam Việt Nam.Cây không sống được trong vùng khí hậu miền Bắc Việt Nam

Hình a Hình ảnh cây sa kê

Cây sa kê là một loại cây đặc biệt, tất cả các bộ phận của của cây không chỉ chứa cácthành phần cơ bản như protein, lipid, vitamin… mà còn chứa các thành phần dược

tính khác như flavonoid, stilbenoid, arylbenzofuron và jacalin Những chất này rất cólợi cho quá trình tiêu hóa trong cơ thể con người Lá, rễ và vỏ của cây sa kê được sửdụng như những vị thuốc truyền thống để điều trị bệnh gút, bệnh viêm gan, bệnh tănghuyết áp, bệnh rối loạn chức năng gan, bệnh tiểu đường và đặc biệt là khả năng chốngoxy hóa của chúng.

 Măng cụt

Măng cụt (hình b) có tên khoa học là Garcinia mangostana L., thuộc họ Bứa(Clusiaceae), là loài cây ăn quả rất phổ biến thuộc ở Đông Nam Á, Ấn Độ, Sri LanKa.Cây măng cụt còn có tên gọi khác là cây măng, sơn trúc tử, người phương Tây gọi tráimăng cụt là “nữ hoàng của các loại trái cây” Do thích hợp với khí hậu nóng ấm nên ởViệt Nam cây măng cụt được trồng nhiều ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ, đồng bằngsông Cửu Long

Hình b Hình ảnh về cây và vỏ quả măng cụt

Từ lâu vỏ măng cụt đã được sử dụng để làm thuốc điều trị các bệnh đau bụng, tiêuchảy, kiết lỵ, nhiễm trùng vết thương và ung nhọt mãn tính Những hợp chất chủ yếu

có hoạt tính trong vỏ măng cụt là xanthone và dẫn xuất của xanthone Chúng thuộcloại hợp chất polyphenol và thường tìm thấy trong các cây thực vật bậc cao Một vàichất trong số các hợp chất xanthone có khả năng chống oxy hóa cao, hoạt tính khángviêm, hoạt tính kháng khuẩn Vì vậy, trong thời gian gần đây các hợp chất xanthonechiết xuất từ vỏ măng cụt được sử dụng để sản xuất thực phẩm chức năng cũng nhưcác sản phẩm khử trùng

2.2.2 Flavonoid

2.2.2.1 Khái niệm flavonoid

Flavonoid là một nhóm hợp chất lớn thường gặp trong thực vật Hơn một nửa rau quảthường dùng có chứa flavonoid Flavonoid cũng là thành phần hay gặp trong dược liệunguồn gốc thực vật Cho đến nay có khoảng 4.000 chất đã được xác định cấu trúc Chỉriêng 2 nhóm flavon và flavonol và với nhóm thế là OH hoặc OCH3 thì theo lý thuyết

có thể gặp 38.627 chất Phần lớn các chất flavonoid có màu vàng (Flavonoid do từflavus có nghĩa là màu vàng) Tuy nhiên một số có màu xanh, tím đỏ, một số khác lạikhông có màu cũng thuộc nhóm flavonoid Trong thực vật cũng có một số nhóm hợpchất khác không thuộc flavonoid nhưng lại có màu vàng như carotenoid, anthranoid,xanthon, cần chú ý để khỏi nhầm lẫn

2.2.2.2 Tác dụng của flavonoid

Các dẫn chất flavonoid có khả năng dập tắt các gốc tự do như HO•, ROO• Các gốcnày sinh ra trong tế bào bởi nhiều nguyên nhân và khi sinh ra cạnh DNA thì sẽ gây ranhững ảnh hưởng nguy hại như gây biến dị, hủy hoại tế bào, gây ung thư, tăng nhanh

sự lão hoá Thí nghiệm cho thấy khả năng dập tắt của một số flavonoid theo thứ tự:myricetin>quercetin>rhammetin>morin>diosmetin>naringenin>apigenin>catechin>5,7 dihydroxy-3′, 4′, 5′ trimethoxy flavon>robinin>kaempferol>flavon

+ Flavonoid tạo được phức với các ion kim loại mà chính các ion kim loại này là xúctác của nhiều phản ứng oxy hoá Các flavonoid có 3,5,3′,4′ hydroxy có khả năng liênkết tốt với các ion kim loại đó theo phức oxychromon, oxycarbonyl hoặc 3′,4′orthodioxyphenol

+ Thành phần của màng tế bào có các chất lipid dễ bị peroxyd hoá, tạo ra những sảnphẩm làm rối loạn sự trao đổi chất cũng dẫn đến sự huỷ hoại tế bào Đưa các chấtchống oxy hoá như flavonoid vào cơ thể để bảo vệ tế bào thì có thể ngăn ngừa cácnguy cơ như xơ vữa động mạch, tai biến mạch, lão hoá , tổn thương do bức xạ, thoáihoá gan,…

+ Flavonoid cùng với acid ascorbic tham gia trong quá trình hoạt động của enzym oxyhoá – khử Flavonoid còn ức chế tác động của hyaluronidase Enzym này làm tăngtính thấm của mao mạch Khi enzym này thừa thì gây hiện tượng xuất huyết dươi da

mà y học gọi là bệnh thiếu vit P (P avitaminose) Các chế phẩm chứa flavonoid chiết

từ các loài Citrus như “Cemaflavone”, “Circularine”…, flavonoid từ lá bạc hà(diosmin) như “Daflon”, “Diosmil”, flavonoid từ hoa hoè (rutin) với nhiều biệt dượckhác nhau đã chứng minh tác dụng làm bền thành mạch, làm giảm tính “dòn” và tínhthấm của mao mạch Tác dụng này được hợp lực cùng với acid ascorbic Flavonoidđược dùng trong các trường hợp rối loạn chức năng tĩnh mạch, tĩnh mạch bị suy yếu,giãn tĩnh mạch, trĩ, chảy máu do đặt vòng trong phụ khoa, các bệnh trong nhãn khoanhư sung huyết kết mạc, rối loạn tuần hoàn võng mạc Các dẫn chất anthocyanosid có

tác dụng tái tạo tế bào võng mạc và đã được chứng minh có tác dụng tăng thị lực vàoban đêm.

+ Tác dụng chống độc của flavonoid thể hiện làm giảm thương tổn gan, bảo vệ đượcchức năng gan khi một số chất độc được đưa vào cơ thể súc vật thí nghiệm (CCl4,benzen, ethanol, CHCl3, quinin, novarsenol…) Dưới tác dụng của flavonoid ngưỡngascorbic được ổn định đồng thời lượng glycogen trong gan tăng Sự tích luỹ glycogen

có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chức năng giải độc gan

Việc sử dụng một số dược liệu trong điều trị viêm gan, xơ gan, bảo vệ tế bào gan rấthiệu quả như: cây actisô, có biệt dược là Chophytol Cây Silibum marianum Gaertn cóbiệt dược “Legalon”; cây bụt dấm – Hibiscus sabdariffa

Tác dụng kích thích tiết mật thể hiện ở các chất thuộc nhóm flavanon, flavon, flavonol

và flavan-3-ol

+ Flavonoid thể hiện tác dụng chống co thắt những tổ chức cơ nhẵn (túi mật, ống dẫnmật, phế quản và một số tổ chức khác) Ví dụ apigenin có tác dụng làm giảm co thắtphế quản gây ra bởi histamin, acetylcholin, seretonin

+ Trên bộ máy tiết niệu, nhiều flavonoid thuôc nhóm flavon, flavanon, flavonol thểhiện tác dụng thông tiểu rõ rệt Scoparosid trong Sarothamnus scoparius,lespecapitosid trong Lespedeza capitata, quercitrin trong lá diếp cá, flavonoid của câyrâu mèo đều có tác dụng thông tiểu

+ Tác dụng chống loét của flavanon và chalcon glycosid của rễ cam thảo đã được ứngdụng để chữa đau dạ dày Một số dẫn chất khác như catechin, 3-O-methyl catechin,naringenin cũng đã được thử thấy có tác dụng chống loét

+ Tác dụng chống viêm của nhiều flavonoid thuộc các nhóm flavon, flavanon,dihydroflavonol, anthocyanin, flavan-3-ol, chalcon, isoflavon, biflavon, 4-arylcoumarin, 4-aryl chroman đều được chứng minh bằng thực nghiệm do các chấtflavonoid này ức chế con đường sinh tổng hợp prostagladin

Sử dụng rutin, citrin, leucodelphinidin, quercetin, catechin để điều trị ban đỏ, viêm da,tổn thương da và màng nhầy trong trường hợp xạ trị

+ Trên hệ tim mạch, nhiều flavonoid thuộc nhóm flavonol, flavan-3-ol, anthocyaninnhư quercetin, rutin, myricetin, pelargonin, hỗn hợp catechin của trà có tác dụng làmtăng biên độ co bóp và tăng thể tích phút của tim, thí nghiệm làm hồi phục tim khi bịngộ độc bởi CHCl3, quinin, methanol, bình thường lại sự rối loạn nhịp

– Cao chiết từ lá cây bạch quả – Ginko biloba chứa các dẫn chất 3-rutinosid củakaempferol, quercetin và isorhammetin (trong lá già đã vàng thì chứa ginkgetin và

isoginkgetin) đã được một số hãng của Pháp bào chế thành biệt dược ví dụ

“Ginkogink”, “Tanakan” có tác dụng tăng tuần hoàn máu trong động mạch, tĩnh mạch

và mao mạch Thuốc dùng cho những người có biểu hiện lão suy: rối loạn trí nhớ, khảnăng làm việc bằng trí óc sút kém, mất tập trung tư tưởng, hay cáu gắt

+ Trên hệ thần kinh, một số C-flavon glycosid của hạt táo – Ziziphus vulgaris var.spinosus (chứa spinosin, swertisin và các dẫn chất acyl của spinosin) có tác dụng anthần rõ rệt

+ Một số tài liệu gần đây có nói đến tác dụng chống ung thư của một số chất nhưleucocyanidin, leucopelargonidin, leucodelphinidin và tác dụng kháng HIV của một sốdẫn chất thuộc nhóm flavon như chrysin, acacetin 7-O-b-D-galactopyranosid

+ Các dẫn chất thuộc nhóm isoflavonoid có tác dụng estrogen ví dụ genistein (=5,7,4′trihydroxyisoflavon) daizein (= 7,4′ dihydroxyisoflavon) Tác dụng này được giảithích do sự gần nhau về cấu trúc với diethylstilboestrol

+ Một số flavonoid khác thuộc nhóm rotenoid như chất rotenon có trong dây mật –Derris ellipticaBenth thì tác dụng diệt côn trùng đã được biết và đã được ứng dụng từlâu

2.2.2.3 Cấu trúc của flavonoid

Flavonoid được coi là các nhóm hợp chất phenol có cấu trúc C6-C3-C6, có nghĩa làkhung carbon của chúng gồm hai nhóm C6 (vòng benzen thế) gắn với một chuỗi C3no

Các lớp chất khác nhau trong nhóm được phân biệt bằng các dị vòng chứa oxi có thêm

và bằng các nhóm hydroxil được phân bố ở các vị trí khác nhau Các flavonoid thườngtồn tại dưới dạng glycosid Nhóm chất lớn nhất của flavonoid được đặc trưng bởi mộtvòng pyran tạo thành do ba carbon trong chuỗi của C3 nối lại với nhau

Hệ thống đánh số cho các dẫn xuất flavonoid như sau:

Có nhiều loại flavonoid với khung như trên khác nhau bởi trạng thái oxy hóa và cáchbiến đổi của chuỗi C3 Các nhóm hydroxil thường có mặt ở các vòng thơm, chúng có

thể kết hợp để tạo nhóm metoxi hoặc glycosid Các vị trí 5 và 7 của vòng A hầu nhưluôn có nhóm hydroxil còn vòng B thường mang nhóm hydroxil hoặc nhóm ankoxi ở

vị trí 4’ hoặc ở cả vị trí 3’ và 4’ Các glycosid của flavonoid có thể mang đường ở trênbất kì nhóm hydroxil nào có trong phân tử

Các flavonoid được phân loại theo cấu trúc của chuỗi C3 thành các loại sau:

Một số dạng khác của chuỗi C3:

Cấu trúc hoàn chỉnh như sau:

Mối quan hệ về mặt sinh tổng hợp của các flavonoid được thể hiện trong sơ đồ sau:

a: quá trình đóng vòng

b: quá trình khử sinh học

c: sự xâm nhập của nhóm aryl

d: quá trình đề hidro hóa

e: quá trình hidroxyl hóa

f: quá trình đề hidroxyl hóa

Nhiều cây thuốc được dùng trong y học cổ truyền có chứa các hợp chất flavonoid,chúng có nhiều tác dụng Flavonoid có thể là các tác nhân ức chế sự hô hấp, ức chếcác enzym phosphodiesterase, khử đường andose (aldose reductase), oxy hóamonoamine, protein kinases (enzym xúc tác quá trình chuyển phosphat từ ATP đếnprotein), sao mã ngược, DNA polymerase (enzym xúc tác sự polime hóa cácnucleoside để tạo DNA) và lipoxigenase (enzym xúc tác cho quá trình oxy hóa cácliên kết đôi của một axit béo không no) Do các flavonoid thường là các tác nhân khửnên chúng ức chế nhiều phản ứng oxy hóa có hoặc không có enzym Chúng là cácchất bắt giữ tốt các gốc hidroxi và đa oxi tự do để bảo vệ các màng lipid chống lại cácphản ứng phá hủy Hoạt tính chống oxy hóa của một số flavonoid đã được chứngminh qua việc sử dụng các cây thuốc có chúng là các thành phần hoạt động làm thuốcđiều trị các bệnh giảm chức năng của gan (ví dụ chất silymarin của cây SilybumMarianum là chất được biết nhiều nhất trong số các flavonoid có tác dụng này, nó cótác dụng bảo vệ màng tế bào gan cũng như là ức chế quá trình tổng hợpprostaglandin) Một số flavonoid còn có tác dụng chống lại bệnh scobut, vai trò củacác flavonoid là bảo vệ axit ascorbic không bị oxy hóa Một số oligome flavonoid cótác dụng chống cao huyết áp do chúng ức chế enzym biến đổi angiotensin Trong khiquercetin được biết đến là một chất gây đột biến gen thì một số flavonoid khác lại cóhoạt tính chống đột biến gen Một số chất isoflavone hoạt động giống như cáchoocmon estrogen ở động vật có vú như genistein.

Flavonoid tồn tại trong tất cả các bộ phận của cây bao gồm quả, phấn hoa, rễ và thângỗ