Tổng quan về polyphenol
Hợp chất polyphenol là những phân tử chứa một hoặc nhiều vòng benzen, với các nhóm hydroxyl (-OH) gắn liền, và có hoạt tính kháng oxy hóa vượt trội hơn cả vitamin Chúng phân bố rộng rãi trong thực vật và đại diện cho một nhóm lớn với hơn 10.000 hợp chất khác nhau (Kuppusamy và ctv, 2015).
Polyphenol được phân thành 3 nhóm chính như sau: flavonoids (flavones, flavanones, flavonols, flavanonols, flavan-3-ols, isoflavones, neoflavonoids, chalcones, anthocyanidins); stilbenoids; phenolic acids (benzoic acids, hydroxycinnamic acids) (Papuc và ctv, 2017)
Flavonoid là nhóm hợp chất tự nhiên phong phú có mặt trong thực vật, thường được biết đến với tên gọi là những hợp chất màu phenol thực vật Chúng tạo màu cho nhiều loại rau, quả và hoa, với phần lớn có màu vàng, trong khi một số khác có màu xanh, tím, đỏ hoặc không màu Tất cả đều thuộc về nhóm này do có cùng cấu trúc hóa học.
Về mặt hóa học, flavonoid là một chuỗi polyphenolic gồm 15 nguyên tử cacbon và 2 vòng benzen, có cấu trúc cơ bản là 1,3-diphenylpropan, nghĩa là 2 vòng benzen A và
Cấu trúc của B có ba cacbon nối với nhau, thường được gọi là C6-C3-C6 Vòng thơm bên trái được gọi là vòng A, trong khi vòng thơm bên phải được gọi là vòng B Vòng trung gian chứa nguyên tử oxy được gọi là vòng pyran (Fantini và ctv, 2015).
Flavonoid là một loại chất chống oxi hóa mạnh mẽ, có khả năng bảo vệ tế bào và ngăn ngừa nhiều bệnh lý như xơ vữa động mạch, tai biến mạch máu, lão hóa, ung thư, dị ứng, huyết khối và giãn mạch máu (Huntley, 2009) Hoạt tính chống oxi hóa của flavonoid vượt trội hơn so với các vitamin như C, E, cũng như selenium và kẽm Ngoài ra, flavonoid còn có tác dụng chống co thắt cơ trơn ở nhiều cơ quan như túi mật, ống dẫn mật và phế quản, đồng thời một số flavonoid thuộc nhóm flavon, flavanon, flavonol cũng có hiệu quả trong việc thông tiểu.
Acid phenolic là một loại hợp chất non-flavonoid, được phân chia thành hai nhóm chính: acid benzoid và các dẫn xuất acid cinnamic, dựa trên cấu trúc bộ khung carbon của hydroxybenzoic acid (C1-C6) và hydroxycinamic (C3-C6) Nhóm hydroxybenzoic acid bao gồm các acid như gallic, p-hydroxybenzoic, protocatechuic, vanillic và acid xyringic Trong khi đó, nhóm hydroxycinamic acid bao gồm các acid như caffeic, ferulic, p-coumaric và sinapic.
Acid phenolic trong thực vật có chức năng rất đa dạng như hấp thụ dinh dưỡng, tổng hợp protein, quang hợp …
Acid caffeic có khả năng ngăn chặn quá trình sinh tổng hợp leukotrienes, liên quan đến các bệnh điều hòa miễn dịch, hen suyễn và dị ứng Ngoài ra, acid caffeic và một số ester của nó có hoạt tính chống khối u, đặc biệt là trong việc chống lại chất sinh ung thư ruột kết, đồng thời hoạt động như chất ức chế vi-rút suy giảm miễn dịch ở người Acid chlorogenic cũng cho thấy khả năng ức chế peroxyd hóa lipid trong gan chuột do carbon tetrachloride, một chất gây ung thư gan Hơn nữa, acid caffeic và acid ferulic có thể giúp giải độc các chất chuyển hóa hydrocacbon thơm đa vòng gây ung thư.
Stilbene là phytoalexins có khả năng chống lại mầm bệnh và tổn thương ở người, với thành phần chính là resveratrol (3,5,4'-trihydroxystilbene) Chất này nổi bật với các tác dụng chống oxy hóa, chống viêm, chống ung thư và chống lão hóa, góp phần quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe (Crozier và ctv, 2009).
Ligans thực vật, một loại phytoestrogen, có tác dụng chống oxy hóa và giảm nguy cơ ung thư cũng như bệnh tim mạch (Vanharanta và ctv, 1999) Ngoài ra, curcumin, một polyphenol chính có trong củ nghệ, thể hiện hoạt tính kháng u, chống viêm, chống oxy hóa, điều hòa miễn dịch và kháng khuẩn ở cả loài gặm nhấm và con người (Masuelli và ctv, 2013).
1.1.2 Hoạt tính sinh học của polyphenol
Polyphenol là các hợp chất chuyển hóa thứ cấp mà thực vật sản xuất tự nhiên để tự bảo vệ khỏi sự tấn công của sinh vật khác, nhờ vào đặc tính kháng khuẩn và kháng dinh dưỡng của chúng.
Sử dụng thực phẩm giàu polyphenol, bao gồm trái cây, rau, quả và ngũ cốc nguyên cám, có thể giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh mạn tính như bệnh tim mạch, ung thư và tiểu đường (Mierziak và ctv, 2014).
Ho ạ t tính kháng oxy hóa c ủ a polyphenol
Hợp chất phenolic có hoạt tính sinh học quan trọng, bao gồm khả năng loại bỏ các gốc tự do, ức chế quá trình oxy hóa lipid và giảm sự hình thành hydroperoxide (Sato và cộng sự, 1996).
Hoạt tính chống ung thư
Numerous polyphenols, including proanthocyanidins, flavonoids, resveratrol, tannins, epigallocatechin-3-gallate, gallic acid, and anthocyanins, have demonstrated anti-cancer effects in various organs such as the stomach, duodenum, colon, liver, lungs, breast, and skin (Johnson et al., 1994).
Proanthocyanidins có khả năng chống ung thư vú và ức chế di căn ung thư (Mantena và ctv, 2006) Anthocyanin giúp giảm suy giãn tĩnh mạch và hình thành khối u máu (Bagchi và ctv, 2004) Resveratrol và epigallocatechin-3-gallate có tác dụng chống ung thư tuyến tiền liệt, gây chết các tế bào khối u (Landis-Piwowar và ctv, 2007) Acid gallic và flavone có khả năng ngăn chặn hình thành ung thư ruột bằng cách ức chế DNA (Giftson và ctv, 2010).
Resveratrol, một hợp chất có trong nho, nổi bật với khả năng chống viêm mạnh mẽ Nó không chỉ giảm thiểu tình trạng viêm mà còn ức chế các cytokine tiền viêm và ngăn chặn các gen có khả năng gây ra viêm mãn tính.
Hoạt tính kháng khuẩn của polyphenol
Polyphenol có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm và kháng vi-rút mạnh mẽ Các hợp chất như flavan-3-ols, flavanol và tanins có tính kháng khuẩn cao nhờ vào việc ức chế sự hình thành màng tế bào sinh học và trung hòa độc tố vi khuẩn Nhờ vào hoạt tính này, polyphenol được ứng dụng rộng rãi trong bảo quản thực phẩm và chữa bệnh, giúp giảm thiểu việc sử dụng chất bảo quản hóa học và kháng sinh tổng hợp (Daglia, 2012).
Bảng 1.1 Một số hợp chất polyphenol và khả năng kháng khuẩn, kháng mốc Loại polyphenol Loại vi khuẩn Loại nấm mốc/ nấm men Flavonoid V.cholerae, S.mutans, C.jejuni
C.perfringes, E.coli, B.Cereus H.pylori, S.aureus, L.acidophilus A.naeslundii, P.oralis,
Candida albicans Microsporum gypseum Trichophyton mentagrophytes Trichophyton rubrum
Helicobacter, E.coli, Bacillus Clostridium, Campylobacter Listeria
Coumarin Salmonella, Staphylococcus mutans, S aureus, E.coli
Stilbene Pseudomonas aeruginosa, S aureus, B subtilis
Tổng quan về mãng cầu ta
Mãng cầu ta có tên khoa học là Annona squamosa Linn, thuộc họ Annonaceae, khoảng 135 chi với 2300 loài, chi điển hình là Annona (Bhardwaj và ctv, 2014)
Mãng cầu ta là một loại thực vật có hoa, thân gỗ, được phân bố ở vùng nhiệt đới Nam Mỹ và
Tây Ấn Ngày nay, mãng cầu được trồng ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên toàn thế giới
(Bhardwaj và ctv, 2014) Mãng cầu ta được phân bậc như trong Bảng 1.2
Tại Việt Nam,ở miền Nam, mãng cầu ta được trồng nhiều nhất ở tỉnh Tây Ninh (khu vực quanh núi Bà Đen) và một số tỉnh khác như Bà
Rịa-Vũng Tàu, An Giang Ở miền Bắc, mãng cầu ta được trồng chủ yếu ở các tỉnh có rừng như Lạng Sơn, Lào Cai, Sơn La.
Mãng cầu ta mọc ở độ cao 1000 m so với mực nước biển, phát triển và sinh trưởng tốt trong điều kiện nhiệt độ 10-20 0 C và tối đa là 22-28 0 C
Quả mãng cầu có hình dạng tròn, oval hoặc hình nón, đường kính từ 6-10 cm và vỏ dày với vảy hoặc mắt nhỏ Khối lượng quả dao động từ 100-230 g, thịt quả có màu trắng kem, ngọt và ngon, chiếm 28-37% tổng trọng lượng Hạt mãng cầu có hình bầu dục, màu nâu đen và cứng, chiếm 23-40% trọng lượng quả.
Vỏ quả chứa nhiều hợp chất sinh học có hoạt tính, bao gồm các chất kháng oxy hóa và kháng khuẩn, cho thấy tiềm năng nghiên cứu và khai thác cao (SVGK Dowluru và ctv, 2015) Cụ thể, vỏ quả mãng cầu chứa các hợp chất như: 15,78% alkaloid, 20,05% tannin, 5,86% saponin và 23,87% flavonoid (Roy và Sasikala, 2016).
Bảng 1.2 Bậc phân loại của mãng cầu ta Bậc phân loại Giới Plantae
1.2.3 Hoạt tính sinh học mãng cầu
Cây mãng cầu ta (Annona) nổi bật với hoạt tính dược lý vượt trội so với các loài khác, bao gồm khả năng chống oxy hóa, giảm đau, chống viêm, kháng khuẩn, gây độc tế bào ung thư, hạ đường huyết, chống đái tháo đường và bảo vệ gan (Pandey và ctv, 2011) Trong nông nghiệp, dịch chiết xuất từ lá và hạt mãng cầu ta có hiệu quả trong việc diệt côn trùng và sâu bệnh (Ashok Sharma và ctv, 2013) Vì vậy, việc khai thác tối ưu các bộ phận của cây mãng cầu ta đang là mối quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học hiện nay.
1.2.4 Một số nghiên cứu về mãng cầu ta trong và ngoài nước
Phan và Nguyễn (2019) đã tối ưu hóa quá trình lên men rượu từ dịch quả mãng cầu ta bằng nấm men Saccharomyces cerevisiae Nghiên cứu sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng với các thông số tối ưu gồm hàm lượng chất khô hòa tan 19°Bx, tỉ lệ men 2% và thời gian lên men cụ thể.
44 giờ, sản phẩm có độ cồn 5,10% (v/v)
Nghiên cứu của Dũng & Hường (2019) đã phân tích tác động của nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ enzyme Celluclast 1,5L và dung môi đến quá trình ly hợp chất polyphenol từ vỏ mãng cầu ta có hỗ trợ enzyme Kết quả cho thấy, dịch trích đạt hàm lượng polyphenol cao nhất khi được xử lý trong điều kiện tối ưu.
Quả mãng cầu ta được trích ly trong 67,69 phút ở nhiệt độ 51°C với tỷ lệ enzyme celluclast 1,5L/dung môi là 1,8% (v/w), cho ra dịch chiết có hàm lượng polyphenol tổng số đạt 48,23 mg GAE/g CK.
Kothari và cộng sự (2009) đã nghiên cứu phương pháp trích ly hạt quả mãng cầu bằng vi sóng với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/50 (g/mL) Thời gian trích ly chỉ từ 50 giây đến 5 phút, ngắn hơn nhiều so với phương pháp ngâm chiết bằng Soxhlet Kết quả cho thấy hỗn hợp dung môi chloroform/methanol và chloroform/hexane mang lại hiệu quả trích ly cao hơn so với dung môi nước/methanol và ethanol.
Deng và cộng sự (2015) đã tối ưu hóa hàm lượng polyphenol tổng và hoạt tính kháng oxy hóa trong dịch chiết vỏ mãng cầu ta bằng phương pháp đáp ứng bề mặt kết hợp với hỗ trợ siêu âm Kết quả cho thấy, hàm lượng polyphenol tổng và hoạt tính kháng oxy hóa có mô hình bậc 2, phù hợp với thực nghiệm ở các điều kiện tối ưu về nồng độ dung môi (13,2%-46,8%), thời gian siêu âm (33,2-66,8 phút) và nhiệt độ (43,2-76,8 °C) Tỷ lệ dung môi trên chất rắn được xác định là 20/1 (mL/g), với aceton 32,68% và nhiệt độ 67,23 °C trong 42,54 phút, cho ra dịch chiết có tổng hàm lượng phenolic đạt 26,81 mg GAE/g CK.
HemLatha và Satyanarayana (2015) đã nghiên cứu tác dụng của dịch chiết rễ mãng cầu ta trên chuột bị viêm khớp dạng thấp do carrageenan gây ra Kết quả cho thấy, liều 200 và 400 mg/kg thể trọng chuột, dịch chiết rễ mãng cầu có khả năng ức chế viêm hiệu quả hơn so với thuốc diclofenac natri (100 mg/kg) với mức ý nghĩa P