Nghiên cứu tách chiết hợp chất anthocyanin từ quả mồng tơi chín (basella alba l ) và khảo sát hoạt tính sinh học

Quả mồng tơi chín có chứa hợp chất anthocyanin có nhiều hoạt tính sinh học quý như khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT HỢP CHẤT ANTHOCYANIN TỪ

QUẢ MỒNG TƠI CHÍN (BASELLA ALBA L.) VÀ KHẢO SÁT

HOẠT TÍNH SINH HỌC

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Thị Thu Hương Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thanh Loan

MSSV: 1211100261 Lớp: 13DSH02

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực và chƣa từng đƣợc các tác giả khác công bố trong các nghiên cứu, đồ án nào

Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ trong việc hoàn thành đồ án đã đƣợc cảm ơn

và các thông tin trích dẫn trong đồ án đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong đồ án này

TP HCM, ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Loan

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các bạn trong nhóm sinh viên làm nghiên cứu khoa học đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã động viên giúp đỡ

và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn này

TP HCM, ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Loan

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC SƠ ĐỒ vii

DANH MỤC HÌNH viii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Tổng quan về cây mồng tơi 5

1.1.1 Nguồn gốc và phân loại 5

1.1.2 Đặc điểm và sinh thái 6

1.1.3 Tình hình trồng trọt, tiêu thụ, kỹ thuật canh tác cây mồng tơi ở Việt Nam ………7

1.1.3.1 Tình hình trồng trọt và tiêu thụ 7

1.1.3.2 Kỹ thuật canh tác 8

1.1.4 Thành phần hóa học 10

1.1.5 Tính vị và công dụng 11

1.2 Hợp chất Phenol, Flavonoid, Anthocyanin 12

1.2.1 Phenol 12

1.2.1.1 Đại cương về hợp chất phenol 12

1.2.1.2 Phân loại 13

1.2.1.3 Tính chất và chức năng 14

1.2.2 Flavonoid 15

1.2.2.1 Đại cương về flavonoid 15

1.2.2.2 Phân loại 15

1.2.2.3 Lý tính 16

1.2.2.4 Hóa tính 17

1.2.2.5 Hoạt tính sinh học 18

1.2.3 Anthocyanin 21

1.2.3.1 Đại cương về anthocyanin 21

1.2.3.2 Phân loại 23

1.2.3.3 Lý tính 24

1.2.3.4 Hóa tính 24

1.2.3.5 Hoạt tính sinh học 25

1.3 Các phương pháp tách chiết hợp chất thứ cấp trong thực vật 26

1.3.1 Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng 26

1.3.2 Kỹ thuật chiết lỏng – rắn 28

1.3.2.1 Kỹ thuật chiết ngấm kiệt 28

1.3.2.2 Kỹ thuật chiết ngâm dầm 28

1.3.2.3 Kỹ thuật chiết bằng máy chiết Soxhlet 29

1.3.2.4 Kỹ thuật chiết bằng máy Kumagawa 30

1.3.2.5 Phương pháp chưng cất 31

1.3.2.6 Chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn 32

1.3.2.7 Kỹ thuật chiết pha rắn 33

1.4 Tổng quan về khả năng kháng oxy hóa 34

1.4.1 Quá trình và nguyên nhân gây oxy hóa 34

1.4.2 Khả năng kháng oxy hóa của các hợp chất trong thực vật 35

1.5 Cơ sở khoa học của khả năng kháng khuẩn của các hợp chất trong thực vật ……….35

1.5.1 Định nghĩa 35

1.5.2 Cơ chế kháng khuẩn của các hợp chất trong thực vật 36

1.6 Các chủng vi sinh vật thí nghiệm 38

1.6.1 Salmonella 38

1.6.2 Staphylococcus aureus 39

1.6.3 Escherichia Coli 40

1.6.4 Bacillus cereus 42

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Error! Bookmark not defined 2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 44

2.2 Vật liệu nghiên cứu 44

2.2.1 Nguồn mẫu 44

2.2.2 Vi sinh vật chỉ thị 44

2.3 Dụng cụ và hóa chất thí nghiệm 44

2.4 Phương pháp nghiên cứu 45

2.4.1 Phương pháp xác định độ ẩm của mẫu 45

2.4.2 Phương pháp xác định tỉ lệ trọng lượng của mẫu 46

2.4.3 Phương pháp tách chiết và thu nhận cao chiết 46

2.4.4 Phương pháp định lượng polyphenol tổng số 46

2.4.5 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa trên mô hình DPPH 47

2.4.6 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn bằng kỹ thuật đục lỗ thạch ……… 48

2.4.7 Phương pháp xử lý số liệu 50

2.4.8 Phương pháp so sánh, đối chiếu 50

2.5 Bố trí thí nghiệm 50

2.5.1 Thí nghiệm 1: Xác định độ ẩm của mẫu quả mồng tơi 50

2.5.2 Thí nghiệm 2: Xác định tỉ lệ trọng lượng của mẫu 51

2.5.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trích ly đến hàm lượng anthocyanin 51

2.5.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trích ly đến hàm lượng polyphenol tổng số 54

2.5.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trích ly đến khả năng kháng oxy hóa 55

2.5.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trích ly đến khả năng

kháng khuẩn 55

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Kết quả xác định độ ẩm và tỉ lệ trọng lượng của quả mồng tơi chín 58

3.2 Kết quả đánh giá ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng anthocyanin 58

3.3 Kết quả đánh giá ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng polyphenol tổng số ……….60

3.4 Kết quả đánh giá ảnh hưởng của dung môi đến khả năng kháng oxy hóa ……….63

3.5 Kết quả ảnh hưởng của dung môi trích ly đến khả năng kháng khuẩn 67

3.5.1 Hoạt tính kháng Bacillus cereus của các loại cao chiết 67

3.5.2 Hoạt tính kháng Salmonella của các loại cao chiết 67

3.5.3 Hoạt tính kháng E.coli của các loại cao chiết 68

3.5.4 Hoạt tính kháng Staphylococcus aureus của các loại cao chiết 69

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined 4.1 Kết luận 71

4.2 Kiến nghị 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 1

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Phân loại khoa học cây mồng tơi 5

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của cây mồng tơi 10

Bảng 1.3 Những nhóm hợp chất tự nhiên có hoạt tính kháng khuẩn (Cowan, 1990) 37

Bảng 1.4 Phân loại khoa học chủng vi khuẩn Salmonella 38

Bảng 1.5 Phân loại khoc học chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus 39

Bảng 1.6 Phân loại khoa học chủng vi khuẩn E.Coli 40

Bảng 1.7 Phân loại khoa học chủng vi khuẩn Bacillus cereus 42

Bảng 3.1 Tỉ lệ trọng lượng phần sử dụng và độ ẩm quả mồng tơi chín 58

Bảng 3.2 Kết quả đường chuẩn acid gallic 60

Bảng 3.3 Kết quả hàm lượng polyphenol tổng trong 4 loại dung môi trích ly quả mồng tơi chín 61

Bảng 3.4 Phần trăm ức chế của cao quả mồng tơi chín ở các dung môi trích ly khác nhau ( các mẫu tự theo sau các giá trị trong cùng một cột khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê ở mức 1%) 65

Bảng 3.5 Phương trình đường chuẩn và giá trị IC50 của nghiệm thức 65

Bảng 3.6 Kết quả kháng Bacillus cereus của 4 loại cao chiết 67

Bảng 3.7 Kết quả kháng Salmonella của 4 loại cao chiết 67

Bảng 3.8 Kết quả kháng E.coli của 4 loại cao chiết 68

Bảng 3.9 Kết quả kháng Staphylococcus aureus của 4 loại cao chiết 69

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ thí nghiệm tổng quát 50

Sơ đồ 2.2 Quy trình trích ly và thu hồi cao quả mồng tơi 53

Sơ đồ 2.3 Quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn của cao chiết quả mồng tơi chín

56

Sơ đồ 3.1 Hiệu suất thu hồi cao chiết từ quả mồng tơi chín vối các dung môi khác

nhau 59

Sơ đồ 3.2 So sánh hàm lƣợng polyphenol tổng của cao chiết quả mồng tơi chín ở các

dung môi trích ly khác nhau 62

Sơ đồ 3.3 Biểu đồ so sánh giá trị IC50 của vitamin C và cao chiết ở các dung môi trích

ly khác nhau 66

Sơ đồ 3.4 Tổng quát về hoạt tính kháng khuẩn của cao quả mồng tơi chín từ các loại

dung môi khác nhau trên cả 4 chủng vi khuẩn 70

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây mồng tơi 6

Hình 1.2 Quả mồng tơi 6

Hình 1.3 Anthocyanin 11

Hình 1.4 Một số hợp chất phenol 13

Hình 1.5 Một số Eucoflavonoid 15

Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin 21

Hình 1.7 Cấu trúc của 6 loại phổ biến trong nhóm anthocyanin 22

Hình 1.8 Cấu trúc của một số anthocyanin tự nhiên Các anthocyanin tương ứng luôn được glycosyl hóa ở nhóm hydroxy C3 23

Hình 1.9 Sự phụ thuộc cấu trúc anthocyanin vào pH 25

Hình 1.10 Kỹ thuật chiết lỏng  lỏng 27

Hình 1.11 Kỹ thuật chiết ngấm kiệt 28

Hình 1.12 Kỹ thuật chiết ngâm dầm 29

Hình 1.13 Bộ chiết Soxhlet 30

Hình 1.14 Máy chiết Kumagawa 31

Hình 1.15 Bộ lôi cuốn hơi nước 31

Hình 1.16 Sơ đồ hệ thống chiết siêu tới hạn 32

Hình 1.17 Cột chiết pha rắn 33

Hình 1.18 Cơ chế kháng khuẩn 36

Hình 1.19 Vi khuẩn Salmonella 39

Hình 1.20 Vi khuẩn Staphylococcus aureus 40

Hình 1.21 Vi khuẩn Escherichia Coli 41

Hình 1.22 Vi khuẩn Bacillus cereus 42

Hình 2.1 Quả mồng tơi chín 44

Hình 2.2 Kỹ thuật đục lỗ thạch có bổ sung kháng sinh đối chứng 49

Hình 2.3 Hỗn hợp quả mồng tơi giã nhỏ và dung môi sau khi lắc 53

Hình 3.1 Dịch chiết quả mồng tơi chín ở các dung môi trích ly khác nhau 58

Hình 3.2 Cao chiết quả mồng tơi chín ở các dung môi trích ly khác nhau 59

Hình 3.3 Dung dịch đường chuẩn acid gallic 60

Hình 3.4 Đường chuẩn acid gallic 61

Hình 3.5 Đường chuẩn vitamin C 63

Hình 3.6 Phản ứng của DPPH và chất chuẩn vitmin C 63

Hình 3.7 Đường chuẩn của cao chiết ethanol 30%, 50%, 70%, nước cất (theo thứ tự từ trên xuống dưới, từ trái sang phải)……….64

Hình 3.8 Phản ứng của DPPH và cao chiết……… 64

Cây mồng tơi là loại rau xanh ngắn ngày, có thể trồng nhiều vụ trong năm, quen thuộc với người Việt Nam trong các bữa ăn hàng ngày Và do kỹ thuật trồng cây khá

dễ, dễ chăm bón, dễ tìm mua hạt giống hay cây giống nên nhiều gia đình có thể tự trồng rau mồng tơi tại nhà Tuy nhiên, chúng ta chỉ thu hoạch và sử dụng lá, phần quả được phơi khô làm giống, để rơi rụng hoặc bị cắt bỏ Quả mồng tơi chín có chứa hợp chất anthocyanin có nhiều hoạt tính sinh học quý như khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, chống viêm, chống các tia phóng xạ, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, sự phát triển của các

tế bào ung thư… Dù vậy, các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính của quả mồng tơi chín có thể ứng dụng trong thực phẩm và y học nhưng vẫn còn rất hạn chế ở Việt Nam

Việc nghiên cứu sản xuất và bổ sung các hợp chất màu được tách từ thiên nhiên vào thực phẩm, hạn chế sử dụng phụ gia tổng hợp gây hại cho con người luôn được xã hội quan tâm Các hợp chất màu trong rau quả được chia làm bốn nhóm chính: Chlorophylls, Carotenoids, Flavonoids, Betalains Mỗi màu sắc đặc trưng cho một loại rau quả và chứa một vài chất có hoạt tính sinh học Tuy nhiên, màu sắc này lại không

bền theo thời gian và dễ bị ảnh hưởng bởi những tác động bên ngoài như: nhiệt độ, pH, ánh sáng

Từ những nguyên nhân trên, đề tài “Nghiên cứu tách chiết hợp chất

anthocyanin từ quả mồng tơi chín (Basella alba L.) và khảo sát hoạt tính sinh học”

được thực hiện, tạo tiền đề khoa học cho các nghiên cứu tạo màu thực phẩm cũng như trong lĩnh vực y dược mang lại nhiều giá trị thực tiễn

2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.1 Các nghiên cứu trong nước

- Luận văn tốt nghiệp “Anthocyanin – nghiên cứu tách chiết từ cây mồng tơi

Basella ruba L Và khảo sát khả năng chống oxy hóa, nhận diện hàn the trong thực phẩm” Ngô Trần Hữu Nghĩa (2014) Đề tài sử dụng dịch chiết từ quả mồng

tơi

- Luận văn thạc sĩ khoa học “Nghiên cứu tách chiết caroten từ một số loại rau

xanh và ứng dụng phối màu” Nguyễn Vũ Thái Hòa (2011) Trong đó, caroten

được tách chiết trong rau mồng tơi

2.2 Các nghiên cứu ngoài nước

- Kumar, S Sravan, P Manoj, and P Giridhar "A method for red-violet pigments

extraction from fruits of Malabar spinach (Basella rubra) with enhanced antioxidant potential under fermentation." Journal of food science and technology 52.5 (2015): 3037-3043 Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của quả

mồng tơi lên quá trình lên men

- Nirmala, A., S Saroja, and G Gayathri Devi "Antidiabetic Activity of Basella

rubra and its Relationship with the Antioxidant Property." (2011) Vai trò của

rau mồng tơi trong điều trị bệnh tiểu đường

3 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định độ ẩm, tỉ lệ trọng lượng của quả mồng tơi chín

- Khảo sát hàm lượng anthocyanin từ quả mồng tơi chín ở các nồng độ dung môi khác nhau

- Xác định hàm lượng polyphenol trong cao chiết quả mồng tơi chín

- Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa và khả năng kháng khuẩn của cao chiết quả mồng tơi chín làm tiền đề cho việc nghiên cứu ứng dụng tạo màu trong thực phẩm

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nhiệm vụ 1: Nghiên cứu về cơ sở khoa học, tổng quan tài liệu vấn đề nghiên cứu, làm cơ sở cho các nhiệm vụ tiếp theo

- Nhiệm vụ 2: Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, thông qua các phương pháp xác định, khảo sát, phân tích

- Nhiệm vụ 3: Xác định độ ẩm, tỉ lệ trọng lượng của quả mồng tơi chín

- Nhiệm vụ 4: Thu nhận dịch chiết quả mồng tơi chín bằng kỹ thuật chiết ngâm dầm trong etanol 30%, 50%, 70% và trong nước cất, đánh giá hàm lượng anthocyanin từ cao chiết

- Nhiệm vụ 5: Xác định hàm lượng polyphenol tổng số từ cao chiết quả mồng tơi chín

- Nhiệm vụ 6: Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa trên mô hình DPPH

- Nhiệm vụ 7: Đánh giá khả năng kháng khuẩn của cao chiết quả mồng tơi chín

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu thu thập tài liệu: Các tài liệu về cây mồng tơi, thành phần hóa học của lá và quả mồng tơi chín, các phương pháp xác định hàm lượng các hợp chất thứ cấp, mô hình đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa, phương pháp đục lỗ thạch, sinh vật thí nghiệm

- Phương pháp làm thí nghiệm: Tiến hành làm các thí nghiệm nhằm giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu

- Phương pháp xử lý số liệu bằng Excel và SAS Các số liệu thu được sẽ được xử

lý nhằm đưa ra kết luận cho đề tài

6 Kết quả đạt được của đề tài

- Xác định được độ ẩm, tỉ lệ trọng lượng của quả mồng tơi chín

- Thu nhận được các loại dịch chiết quả mồng tơi chín bằng kỹ thuật chiết ngâm dầm trong etanol 30%, 50%, 70% và trong nước cất

- Đánh giá được hàm lượng anthocyanin từ cao chiết cao chiết

- Định lượng được polyphenol tổng của các loại cao chiết

- Tìm ra giá trị IC50, so sánh khả năng kháng oxy hóa và khả năng kháng khuẩn một số loài vi sinh vật của các loại cao chiết

7 Kết cấu đồ án tốt nghiệp

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan tài liệu, cơ sở khoa học của đề tài

- Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3: Kết quả và thảo luận

- Chương 4: Kết luận và kiến nghị

- Tài liệu tham khảo

1.1 Tổng quan về cây mồng tơi

1.1.1 Nguồn gốc và phân loại

Cây mồng tơi hay mùng tơi, tầm tơi, tên tiếng anh: Red vine spinach, Creeping

spinach, Climbing spinach, Indian spinach, Asian Spinach, có tên khoa học: Basella

alba L là một cây dây leo, thuộc họ Mồng tơi (Basellaceae).[41] Loài này được tìm thấy

ở Châu Á nhiệt đới và Châu Phi, và được sử dụng rộng rãi như một loại rau ăn lá.[31]

Chi Mồng tơi (Basella) có nguồn gốc ở các nước Nam Á, lan tỏa và mọc hoang

ở nhiều nước Châu Á nhiệt đới và được trồng ở Châu Á, Châu Phi, Nam Mỹ và còn phát triển đến vùng ôn đới thuộc Châu Á và Châu Âu Phân bố phổ biến ở Châu Phi, quần đảo Ăngti, Brazil và Châu Á (Nhật Bản, Trung Quốc, Thái Lan, Lào, Campuchia

và Việt Nam) Ở Việt Nam, cây mọc hoang và được trồng khắp nơi Thường gặp ở ven rừng, trên đất ẩm, trong các đất trồng trọt từ vùng thấp tới vùng cao Tại Châu Phi nhiệt đới, nó phổ biến nhất trong khu vực ấm áp, ẩm ướt và hiếm thấy ở các khu vực khô hoặc lạnh lẽo của châu lục này.[41]

Bảng 1.1 Phân loại khoa học cây mồng tơi

Phân loại khoa học

Giới (regnum) Plantae

(không phân hạng) Angiospermae

(không phân hạng) Eudicots

Bộ (ordo) Caryophyllales

Họ (familia) Basellaceae

Chi (genus) Basella

Loài (species) Basella alba

Danh pháp Basella alba L

Hình 1.1 Cây mồng tơi

Hình 1.2 Quả mồng tơi

1.1.2 Đặc điểm và sinh thái

Cây mồng tơi là cây thuộc loại dây leo quấn, có lá và đọt non ăn được, sống 1 năm hay 2 năm, thân dạng dây leo mập và nhớt, nhẳn bóng có màu xanh hay tím Cây mồng tơi mọc nhanh, dây có thể dài đến 10 m Rễ chùm mọc sâu trong đất, thích hợp trồng trên đất tơi xốp Lá dày hình tim hoặc hình trứng, mọc xen, đơn, nguyên, có cuống, màu xanh, mọng nước Cụm hoa hình bông mọc ở kẽ lá, màu trắng hay tím đỏ

nhạt Quả mọng, nhỏ, hình cầu hoặc trứng, dài khoảng 5 – 6 mm, màu xanh, khi chín chuyển màu tím đen Cây được trồng ở phần lớn các vùng nhiệt đới để lấy lá và ngọn làm rau ăn và quả mọng có khi được dùng để nhuộm màu thực phẩm.[41]

Theo Read (1936), trong rau mồng tơi có vitamin A3, vitamin B3, vitamin C, chất saponin, chất nhầy, chất sắt và canxi Cây mồng tơi có chứa một số phenolic phytochemicals và có tính chất chống oxy hóa Giống như hầu hết các loại rau khác, cây mồng tơi có nhiều vitamin A , vitamin C , sắt , và canxi, có lượng calo thấp nhưng

có hàm lượng protein khá cao Chất nhầy mọng nước là một nguồn cung cấp giàu chất

xơ hòa tan.[31], [45]

Mồng tơi phát triển tốt dưới ánh mặt trời đầy đủ trong điều kiện khí hậu nóng

ẩm và ở các khu vực có độ cao thấp hơn 500 mét so với mực nước biển Cây có nguồn gốc ở các nước châu Á nhiệt đới.[40] Cây phát triển tốt nhất ở đất cát chứa nhiều chất hữu cơ có độ pH dao động từ 5,5 đến 8,0.[31]

Ở Việt Nam, mồng tơi được gieo trồng chủ yếu trong vụ xuân và thu hoạch suốt vụ hè thu Gieo trồng từ đầu tháng 3 đến tháng 5, thu hoạch từ tháng 5 đến tháng 9, nhiệt độ thích hợp 25  30°C Tuy nhiên ở các tỉnh phía Nam có thể trồng quanh năm.[32]

Có 3 loại giống mồng tơi phổ biến trong sản xuất như mồng tơi trắng có phiến lá nhỏ, thân mảnh, thân và lá có màu xanh nhạt; mồng tơi tía có phiến lá nhỏ, thân và gân

lá có màu tím đỏ và mồng tơi lá to nhập từ Trung Quốc, lá dày, màu xanh đậm, phiến

lá to, thân mập, thường được trồng dày để dễ cắt tỉa cành non, ít nhớt và cho năng suất cao.[33]

1.1.3 Tình hình trồng trọt, tiêu thụ, kỹ thuật canh tác cây mồng tơi ở Việt Nam

1.1.3.1 Tình hình trồng trọt và tiêu thụ

Ở Việt Nam, cây mồng tơi chủ yếu mọc hoang và đươc trồng khá phổ biến Trong chương trình phát triển sản xuất rau an toàn trên địa bàn tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, giúp người dân nâng cao hiệu quả sản xuất, đảm bảo sản phẩm an toàn phục

vụ nhu cầu xã hội, rau mồng tơi được trồng phổ biến ở các vùng chuyên canh rau trên địa bàn tỉnh, đây là loại rau dễ trồng, thời gian sinh trưởng ngắn có thể trồng nhiều lứa trong năm, nhu cầu tiêu dùng cao, do vậy tiêu thụ dễ dàng Để so sánh rau mồng tơi sản xuất theo tập quán của nông dân với sản xuất theo chuẩn VietGAP, Chi cục Trồng trọt

và Bảo vệ thực vật triển khai mô hình tại vùng chuyên canh rau ở khu phố Kim Sơn, phường Kim Dinh, thành phố Bà Rịa Mô hình sản xuất theo VietGAP bón phân theo

quy trình: Phân hữu cơ hoai mục 20 tấn/ha kết hợp 30 kg chế phẩm Trichoderma, phân

vô cơ bón theo công thức: 55N-85P-60K/ha; Ruộng đối chứng: Phân hữu cơ hoai mục

9 tấn/ha, phân vô cơ bón theo công thức: 82N-9P-6K/ha

Theo dõi tình hình sâu, bệnh hại ở ruộng mô hình và đối chứng đều rất thấp, sự khác biệt thể hiện rõ nhất đó là tuyến trùng (gây bướu rễ) gây hại ở ruộng đối chứng cao hơn ở giai đoạn 25 ngày sau gieo Mặt khác, ruộng đối chứng sản xuất theo tập quán nông dân phun 2 lần thuốc BVTV; lần 1 phun thuốc trừ sâu “Tập kỳ” giai đoạn

18 ngày sau gieo, lần 2 phun thuốc trừ bệnh “Carbenda super” giai đoạn 20 ngày sau gieo; ngược lại, ruộng mô hình không sử dụng thuốc BVTV

Kết quả kiểm tra chất lượng rau (phân tích định lượng) ghi nhận, sản phẩm từ

mô hình và đối chứng đều đạt tiêu chuẩn VietGAP, ngoại trừ chỉ tiêu hàm lượng Nitrate ở ruộng đối chứng “349 mg/kg”cao hơn so với ruộng mô hình “267 mg/kg” Về năng suất, mô hình đạt 23,67 tấn/ha/lứa, đối chứng đạt 22,42 tấn/ha/lứa So sánh về chi phí sản xuất ở mô hình thấp hơn so với đối chứng ở một số công đoạn như: công lao động, chi phí mua thuốc BVTV…do vậy, hiệu quả sản xuất ở mô hình đạt cao hơn so đối chứng 25% (hiệu quả sản xuất mô hình đạt 21,7 triệu đồng/ha/lứa).[44]

Gieo xong rải thuốc chống kiến, dế, mối trong đất (sử dụng Vibasu 10 H) và phủ lên trên một lớp rơm mỏng để giúp tạo ẩm độ cho hạt nhanh nẩy mầm và không bị mất trôi hạt Tưới nước để giữ ẩm độ, một tuần sau là hạt nẩy mầm

Thời vụ: Trồng quanh năm, tốt nhất là đầu mùa mưa

 Đất trồng:

Mồng tơi là một loại cây tương đối dễ trồng, thích hợp trên nhiều chân đất khác nhau nhưng tốt nhất vẫn là đất, nhiều mùn, giàu dinh dưỡng, thoát nước tốt

Trước khi gieo hạt nên cày bừa làm đất thật nhỏ

Lên luống: Lên luống nổi, chiều dài luống tuỳ theo kích thước vườn

mỗi khi có mưa to và kéo dài

):

- Bón lót:

Phân chuồng hoai 1,5 – 2 tấn

Phân super lân 50 kg

- Bón thúc: Sau khi gieo hạt khoảng 2 tuần, nên bón bổ sung khoảng 2 kg Urê

và 25 kg bánh dầu kết hợp với việc tỉa cây Bón phân bằng cách trộn phân vào trong nước rồi tưới bằng bình hoa sen trên mặt luống rau, sau khi tưới phân phải tưới lại một lần bằng nước lã để rửa sạch phân bám dính trên lá rau

mưa, trồng cây trong nhà lưới, bón phân cân đối nhưng phải đảm bảo cách ly 10 ngày Đối với bệnh đốm lá có thể sử dụng Daconil 500 SC phun trừ

 Thu hoạch:

Khi cây đạt 40 ngày sau khi gieo là có thể sử dụng được

Sau khi thu hoạch bón thúc bằng phân đạm Cần nhặt sạch cỏ

10  11 hái quả phơi khô cất để giống.[37]

1.1.4 Thành phần hóa học

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của cây mồng tơi

Giá trị dinh dưỡng trong 100g rau mồng tơi ( theo tài liệu của

Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ, USDA, 2002)

Ngoài ra trong lá rau mồng tơi còn có chứa các chất oligoglycosides, một số triterpene loại oleanane, bao gồm basellasaponins, betavulgaroside I, spinacoside C và momordins

Trong quả mồng tơi có chứa 2 peptide kháng nấm và ribosome  khử hoạt tính các protein, có hoạt tính kháng virus đã được phân lập.[42]

Một số hợp chất thứ cấp có mặt trong cây mồng tơi như: flavonoid (anthocyanins và betalains) chịu trách nhiệm cho màu của lá và quả (Khan et al., 2011 ) Hàm lượng chất màu của quả thay đổi trong quá trình phát triển của cây để thích ứng với điều kiện môi trường (Biswall 1995 , Lichtenthaler 1996 ).[40]

Trong mồng tơi chứa chất nhầy pectin rất quý để phòng chữa nhiều bệnh, làm cho rau mồng tơi có tác dụng nhuận tràng, thải chất béo chống béo phì, thích hợp cho

người có mỡ và đường cao trong máu Tác dụng trừ thấp nhiệt, làm cho người lao động ngoài trời nắng nóng duy trì được sức khỏe, phòng chống bệnh tật như mỏi mệt háo khát, bứt rứt (Theo BS Phó Thuần Hương  sức khỏe và đời sống).[43]

Rau mồng tơi chứa nhiều chất dinh dưỡng, 1/2 chén rau mồng tơi nấu chín cung cấp 90% lượng vitamin A và 20% chất sắt khuyến cáo cho chế độ ăn hằng ngày Tuy nhiên, rau mồng tơi có thể gây ra một số tác dụng phụ, gây khó chịu nếu ăn nhiều như: gây hấp thu kém, sỏi thận, tạo mảng bám rang, khó chịu trong dạ dày.[46]

Ở một số nước Châu Phi và Nam Á quả chín của cây mồng tơi đã được sử dụng

để nhuộm, nước ép quả màu tím đỏ có thể được sử dụng như mực in, mỹ phẩm và chất màu thực phẩm.[42]

1.2 Hợp chất Phenol, Flavonoid, Anthocyanin

1.2.1 Phenol

1.2.1.1 Đại cương về hợp chất phenol

Các hợp chất phenol là các hợp chất mà trong cấu trúc có một hoặc nhiều vòng thơm (vòng benzen) mang một hoặc nhiều nhóm chức hydroxyl –OH Trong thiên nhiên các hợp chất phenol là flavonoid, xanthan, coumarin, quinon, các phenol đơn vòng, các polyphenol (lignin, tannin…)

Các hợp chất phenol là một nhóm chính trong số các hợp chất có nguồn gốc thứ cấp, chiếm một vị trí quan trọng trong đời sống thực vật với số lượng lớn và rất phong phú về cấu tạo Chúng tham gia vào nhiều quá trình sinh lý và sinh hoá quan trọng, vào các quá trình trao đổi chất dưới nhiều hình thức khác nhau như quá trình hô hấp tế bào (vận chuyển H+ trong quá trình photphoryl hoá, oxy hoá ), quá trình quang hợp, điều hòa sinh trưởng phát triển của thực vật… [4], [10] Thực vật có khả năng tổng hợp hàng ngàn hợp chất monophenol, diphenol và polyphenol, tùy theo có một, hai hay nhiều nhóm hydroxyl đính trực tiếp vào nhân benzen (Ngô Xuân Mạnh, 2006) [10]

Nhóm hợp chất phenol phức tạp (polyphenol): trong thành phần cấu tạo, ngoài vòng benzen còn có dị vòng mạch nhánh, được phân thành các nhóm: monomer và polymer

- Monome hay polyphenol đơn giản

• Nhóm C6 – C1 (acid phenol cacbonic, acid gallic, protocachein, ): trong cấu trúc phân tử có thêm nhóm cacbonyl, thường gặp ở hạt nảy mầm

• Nhóm C6 – C3 (acid cumaric, acid cafeic, ): có gốc cacbonyl được nối với nhân benzen qua hai nguyên tử cacbon, thường gặp ở thực vật bậc cao

• Nhóm C6 – C3 – C6: gọi là các flavonoid và được chia thành các nhóm phụ như flavon (quecetin, kampherol, ), flavonol (sắc tố vàng) (epicatechin, epigallocatechin, ), anthocyanidin (sắc tố xanh, đỏ và tím) (anthocyanin), catechin (không màu)…

• Nhóm hợp chất polyphenol polymer: được chia thành các nhóm phụ như Tanin, Lignin, Acid Humic… [4]

Hình 1.4 Một số hợp chất phenol

- Polyphenol tạo màu sắc (màu đỏ dâu tây, táo, màu tím của sim, khoai tây…)

- Tham gia vào các phản ứng oxi hóa khử

- Điều hòa sinh trưởng thực vật:

+ Kìm hãm sự nảy mầm của hạt

+ p-cumaric acid kích thích sự sinh trưởng của cây

- Quyến rũ côn trùng, chim trong việc thụ phấn và phát tán hạt

- Chống lại sự xâm nhập của vi sinh vật, nấm bệnh phá hoại cây Ví dụ salisilic acid do cây sồi tiết ra có tác dụng diệt khuẩn

Đối với cơ thể con người (Massimo D’Archivio, 2007):

Polyphenol được chú ý đến bởi khả năng chống oxy hóa của chúng Chúng có

khả năng chuyển electeron trong chuỗi hô hấp bình thường định cư trong cơ thể Chúng

có được khả năng đó là do chúng có khả năng tạo phức bền với các kim loại nặng, do

đó làm mất hoạt tính xúc tác của chúng, đồng thời chúng có khả năng dập tắt các quá trình tạo ra các gốc tự do

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

- Hiện nay nhiều tài liệu nghiên cứu polyphenol có khả năng chống và ức chế các tế bào ung thư và sự hấp thụ tia tử ngoại.[9]

1.2.2 Flavonoid

1.2.2.1 Đại cương về flavonoid

Flavonoid là những hợp chất thứ cấp thực vật, tạo nên màu cho rất nhiều rau, quả, hoa…Phần lớn các flavonoid có màu vàng (do từ flavus là màu vàng); tuy vậy, một số các sắc tố có màu xanh, tím, đỏ, không màu cũng được xếp vào nhóm này vì về mặt hóa học, chúng có cùng khung sườn căn bản

Flavonoid có cấu trúc cơ bản là 1,3 – diphenylpropan, nghĩa là 2 vòng benzen A

và B nối nhau qua một dây có 3 carbon, nên thường được gọi là C6 – C3 – C6 Thường các flavonoid có mang một hoặc nhiều nhóm OH ở vị trí 5 và 7 trên nhân A và ở vị trí

3, 4, 5 trên nhân B Các flavonoid có thể hiện diện ở dạng tự do hoặc dạng glycoside Các đường thường gặp nhất là đường D  glucose, kế đó là D  galactose, L 

rhamnose, L  arabinose, D  xylose, D  apiose và acid uronic [4]

1.2.2.2 Phân loại

Flavonoid có cấu trúc mạch C6  C3  C6, đều có 2 vòng thơm Tùy thuộc vào cấu tạo phần mạch C3 trong bộ khung C6  C3 C6, flavonoid được phân thành các nhóm sau [27]: flavon, flavonol, flavanol, flavanon, chalcon, anthocyanin, anthocyanidin

Hình 1.5 Một số Eucoflavonoid

Flavon rất phổ biến trong thực vật: Thông, Hoàng cầm (rễ), Mè (lá), Anh thảo, cây la apirenin và luteolin

Chalcon có chủ yếu ở trong một số cây họ Cúc  Asteraceae tập trung nhiều

nhất ở vỏ cây, gỗ lõi (Keo, Bạch đàn, Dẻ, Đậu tương, Trinh nữ hoàng cung, Dương xỉ…) Không tìm thấy ở động vật

Isoflavonoid: Isoflavon, isoflavanon, rotenoid

Neoflavonoid: neoflavon và calophylloid

1.2.2.3 Lý tính

Trong tự nhiên các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng glycoside, dễ tan trong nước và dung môi phân cực, dễ bị thủy phân trong môi trường axit, kiềm nhẹ hoặc bởi enzyme β – glucosidase, emulsin

Có mùi thơm và vị đắng chát đặc trưng Do các nối đôi liên hợp mà các flavonoid thường có màu, đặc biệt là màu vàng Nếu các nối đôi bị phá vỡ thì hợp chất

sẽ mất màu

Có khả năng hấp thụ tia tử ngoại do có hệ thống nối đôi liên hợp Thường thu được 2 dải hấp thụ cực đại, dải 1 có λ max = 240 – 280 nm, dải hấp thụ 2 thường cố định dài hơn dải 1 và giữ 2 dải thường có 1 vai phụ, đặc biệt là đối với flavon và flavonol Tùy theo pH của môi trường và điều kiện tạo muối và phức với các kim loại (K, Na, Fe hoặc Al) mà các bước sóng hấp thụ có thể chuyển dịch.[33]

- Phản ứng với kiềm: do các nhóm OH có nhóm axit nên dễ phản ứng với các hydroxit kiềm tạo muối tạo muối tan trong nước, khi có nhóm C=O (cacbonyl) trong phân tử thì tính axit lại càng tăng thêm và flavonoid có thể tan trong dung dịch NaHCO3

- Phản ứng este hóa: trong thiên nhiên ít gặp các este của phenol, nhưng trong

thí nghiệm in vitro, các nhóm OH của phenol thường dễ cho este, thường gặp là este metylic

- Phản ứng tạo phức với kim loại: Nhóm OH thường tạo phức với AlCl3, NaOH, KOH,…cho màu vàng đặc trưng và nhóm chức này cũng là nguyên nhân làm cho các flavonoid tự nhiên có ái lực mạnh với các ion kim loại nặng có hóa trị 2 như Fe, Cu, Zn,…và có thể tạo phức chất bền vững với các nguyên tố thuộc chu kỳ 4 Những kim loại này thường có trong các tế bào sinh vật dưới dạng các nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự sinh tồn của tế bào Mặt khác, các flavonoid có thể ngăn chặn sự hình thành các gốc tự do có

hại bằng cách kết hợp với những ion kim loại nặng (Fe, Mn) vốn là những tác nhân xúc tác nhiều quá trình sinh hóa làm xuất hiện các gốc tự do

- Tạo liên kết hydro: các nhóm OH tự do rất dễ nối với nhau bởi các liên kết hydro nội phân tử hoặc giữa các phân tử Hiện tượng này ảnh hưởng nhiều đến những tính chất hóa lý học như độ sôi, độ nóng chảy, tính hòa tan,…Khả năng phản ứng cũng có thể giảm đi đáng kể.[31]

1.2.2.5 Hoạt tính sinh học

Flavonoid là một nhóm các hợp chất được gọi là "những người thợ sửa chữa sinh hóa của thiên nhiên" nhờ vào khả năng sửa chữa các phản ứng cơ thể chống lại các hợp chất khác trong các dị ứng nguyên, virus và các chất sinh ung thư

Các chất flavonoid là những chất oxy hóa chậm hay ngăn chặn quá trình oxy hóa do các gốc tự do, có thể là nguyên nhân làm cho tế bào hoạt động khác thường Các gốc tự do sinh ra trong quá trình trao đổi chất thường là các gốc tự do như OH, ROO (là các yếu tố gây biến dị, huỷ hoại tế bào, ung thư, tăng nhanh sự lão hoá…)

Một trong những nhóm flavonoids thực vật hữu ích nhất là proanthocyanidins (còn được gọi là procyanidins) Nhóm này mang lại rất nhiều ích lợi cho sức khỏe Mỗi proanthocyanidins liên kết với các loại proanthocyanidins khác

Một hỗn hợp gồm các proanthocyanidins liên kết với nhau dạng dime, trime…polime được gọi chung là procyanidolic oligomer, gọi tắt là PCO

Năm 1986, Jacques Masquelier là người khám phá ra các đặc tính chống oxy hóa và thu dọn gốc tự do của PCO Nhiều phương pháp hiện đại và phức tạp đã chứng minh hoạt động bảo vệ mạch máu của PCO và tạo cơ sở vững chắc cho việc sử dụng PCO trong điều trị các bệnh lý mạch máu Các phương pháp này cho thấy PCO có khả năng:

- Bắt giữ gốc tự do hydroxyl

- Bắt giữ lipide peroxide

- Làm chậm trễ đáng kể sự khởi đầu của quá trình peroxide hóa lipide

- Kìm giữ các phân tử sắt tự do, giúp ngăn chặn sự peroxide hóa lipide do sắt

- Ức chế sự sản sinh ra gốc tự do bằng cách ức chế không cạnh tranh men xanthin oxidase

- Ức chế sự tổn thương do các enzyme (hyaluronidase, elastase, collagenase )

có thể làm thoái hóa cấu trúc mô liên kết

Các flavonoid còn có khả năng tạo phức với các ion kim loại nên có tác dụng như những chất xúc tác ngăn cản các phản ứng oxy hoá Do đó, các chất flavonoid có tác dụng bảo vệ cơ thể, ngăn ngừa xơ vữa động mạch, tai biến mạch máu não, lão hoá, thoái hoá gan, tổn thương do bức xạ

Năm 1936, Szent Gyorgy, dược sĩ người Hungari tách từ ớt và quả chanh một chất cùng với vitamin C có tác dụng chữa được chứng chảy máu mao mạch, củng cố thành mạch, ông gọi là vitamin C2 hoặc vitamin P (P là chữ đầu của từ tiếng Pháp perméabilité  có nghĩa là tính thấm) Về sau người ta thấy trong giới thực vật có nhiều hợp chất thứ cấp có đặc tính tương tự vitamin P và đặt cho chúng một tên chung là Flavonoid

Lavollay, Neumann Porrot (1941, 1942) đã chứng minh catechin có tác dụng mạnh hơn vitamin C trong việc giữ bền thành mạch

Thực nghiệm cho thấy các Flavonoid có các nhóm OH ở vị trí 3,4 có tác dụng tốt đối với sự nâng cao tính bền vững của thành mạch Rutin là chất tiêu biểu về tác dụng này

Hyaluronidase là enzym làm tăng tính thấm của mao mạch, khi thừa enzyme này sẽ xảy ra hiện tượng xuất huyết dưới da Flavonoid ức chế sự hoạt động của hyaluronidase

Trên hệ tim mạch, nhiều flavonoid như quercetin, rutin, myciretin, hỗn hợp các catechin của trà có tác dụng làm tăng biên độ co bóp tim, tăng thể tích phút của tim Các flavonoid có tác dụng củng cố, nâng cao sức chống đỡ và hạ thấp tính thẩm thấu các hồng huyết cầu qua thành mạch thông qua tác dụng lên các cấu trúc màng tế bào

của nó Hay nói cách khác, vitamin P và flavonoid nói chung duy trì độ mềm dẻo của thành mạch, ứng dụng vào điều trị các rối loạn chức năng tĩnh mạch, giãn hay suy yếu tĩnh mạch

Flavonoid còn có tác dụng chống độc, làm giảm thương tổn gan, bảo vệ chức năng gan

Nhiều flavonoid thuộc nhóm flavon, favanon, flavanol có tác dụng lợi tiểu rõ rệt, như là các flavonoid có trong lá Diếp cá, trong cây Râu mèo…

Các dẫn xuất của kaempferol, quercetin, isorhammetin có tác dụng tăng tuần hoàn máu trong động mạch, tĩnh mạch và mao mạch, dùng cho những người có biểu hiện lão suy, rối loạn trí nhớ, khả năng làm việc đầu óc sút kém, mất tập trung, hay cáu gắt…

Quercetin là một flavonoid làm xương sống cho nhiều loại flavonoid khác, gồm rutin, quercitrin, hesperidin – các flavonoid của cam quít Những dẫn xuất này khác với quercetin ở chỗ chúng có các phân tử đường gắn chặt vào bộ khung quercetin Quercetin là một flavonoid bền vững và hoạt động nhất trong các nghiên cứu, và nhiều chế phẩm từ thảo dược có tác dụng tốt là nhờ vào thành phần quercetin với hàm lượng cao

- Quercetin có khả năng chống oxy hóa và tiết kiệm lượng vitamin C sử dụng, giúp tích lũy vitamin C trong các mô tổ chức

- Quercetin có khả năng chống viêm do ức chế trực tiếp hàng loạt phản ứng khởi phát hiện tượng này: ức chế sự sản xuất và phóng thích histamin và các chất trung gian khác trong quá trình viêm và dị ứng

- Quercetin ức chế men aldose reductase rất mạnh, men này có nhiệm vụ chuyển glucose máu thành sorbitol  một hợp chất liên quan chặt chẽ với sự tiến triển các biến chứng của đái tháo đường (đục thủy tinh thể do đái tháo đường, thương tổn thần kinh, bệnh võng mạc, ).[34]

1.2.3 Anthocyanin

1.2.3.1 Đại cương về anthocyanin

Các anthocyanin hiện thuộc nhóm các chất màu tự nhiên tan trong nước lớn nhất trong thế giới thực vật Thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong đó anthocyanin là sự kết hợp giữa Anthos – nghĩa là hoa và Kysanesos – nghĩa là màu xanh.[15] Tuy nhiên, không chỉ có màu xanh, anthocyanin còn mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rưc rỡ khác như hồng, đỏ, cam và các gam màu trung gian.[6]

Anthocyanin thuộc nhóm các hợp chất flavonoid, có khả năng hòa tan trong nước và chứa trong các không bào Về bản chất, các Anthocyanin là những hợp chất glycoside của các dẫn xuất polyhydroxy và polymethoxy của 2phenylbenzopyrylium hoặc muối flavylium Anthocyanin là những glycosid do gốc đường glucose, galactose kết hợp với gốc aglucon có màu (anthocyanidin) Aglucon của chúng có cấu trúc cơ bản

Các gốc đường có thể được gắn vào vị trí 3,5,7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5 còn

vị trí 7 rất ít Phân tử anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là monoglycozit, ở vị trí 3

và 5 gọi là diglycozit Các anthocyanin khi mất hết nhóm đường được gọi là anthocyanidin hay aglucon

Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin

Cho đến nay, người ta đã xác định được hơn 500 anthocyanin, 30 anthocyanidin, 18 loại aglucon khác nhau, trong đó 6 loại phổ biến nhất là

pelargonidin, cyanidin, delphinidin, peonidin, petunidin và maldivin.[9] Mỗi anthocyanidin có thể bị glycosyl hóa acylate bởi các loại đường và các acid khác tại các vị trí khác nhau Vì thế lượng anthocyanin lớn hơn anthocyanidin từ 15  20 lần

Anthocyanin tập trung ở những cây hạt kín và những loài ra hoa, phần lớn nằm

ở hoa và quả, ngoài ra cũng có ở lá và rễ Trong những loại thưc vật này, anthocyanin được tìm thấy chủ yếu ở các lớp tế bào nằm bên ngoài như biểu bì

Các hợp chất anthocyanin xuất hiện rộng rãi trong khoảng ít nhất 27 họ, 73 loài

và trong vô số giống thực vật sử dụng làm thực phẩm (Bridle và Timberlake, 1996).[19]

Các họ thực vật như vitaceae (nho) và rosaceae (cherry, dâu tây, mâm xôi, táo,…) là

các nguồn anthocyanin chủ yếu Bên cạnh đó còn có các họ thực vật khác như

solanceae ( cà tím), saxifragaceae (quả lý đỏ và đen), ericaceae (quả việt quốc) và brassicaceae (bắp cải tím) Các loại anthocyanin phổ biến nhất là các glucoside của

cyanidin, kế đến là pelargonidin, peonidin và delphinidin, sau đó petuidin và maldivin

Số lượng các 3–glucoside nhiều gấp 2,5 lần các 3,5–glucoside Loại anthocyanin hay

gặp nhất chính là Cyaidin3glucoside.[12]

Hình 1.7 Cấu trúc của 6 loại phổ biến trong nhóm anthocyanin

1.2.3.2 Phân loại

Trong tự nhiên, Anthocyanin rất hiếm khi ở trạng thái tự do (không bị glycosyl hóa) Nhóm hydroxy tự do ở vị trí C3 làm cho phân tử anthocyanidin trở nên không

ổn định và làm giảm khả năng hòa tan của nó so với anthocyanin tương ứng Vì vậy,

sự glycosyl hóa luôn diễn ra, đầu tiên ở vị trí nhóm 3hydroxy Nếu có thêm một phân tử đường nữa, vị trí tiếp theo bị glycosyl hóa thường gặp nhất là ở C5 Ngoài

ra, sự glycosyl hóa còn có thể gặp ở các vị trí C7, C3’, C5’

Loại đường phổ biến nhất là glucose, ngoài ra cũng có một vài loại monosaccharide (như galactose, rammose, arabinose), các loại disaccharide (chủ yếu

là rutinose, sambubiose hay sophorose) hoặc trisaccharide tham gia vào quá trình glycosyl hóa

Sự methoxyl hóa các anthocyanin và các glucoside tương ứng diễn ra thông thường nhất là ở vị trí C3’ và C5’, cũng có thể gặp ở vị trí C7 và C5 Tuy nhiên, cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm thấy môt hợp chất nào bị glycosyl hóa hay bị methoxyl hóa trên tất cả các vị trí C3, 5, 7 và 4’ do cần thiết phải còn ít nhất một nhóm hydroxyl tự do ở C5, 7 hay 4’ để hình thành dạng cấu trúc quinonoidal base (dạng cấu trúc của anthocyanin thường tồn tại trong không bào thực vật có pH từ 2,5 – 7,5)

Hình 1.8 Cấu trúc của một số anthocyanin tự nhiên Các anthocyanin tương ứng luôn

được glycosyl hóa ở nhóm hydroxy C3

Sự acyl hóa cũng có thể xảy ra ở vị trí C3 của phân tử đường hay ester hóa ở nhóm hydroxy C6 Các nhóm acyl hóa chính là các phenolic acid như ρcoumeric, caffeic, ferulic hay sinapic acid và một loạt các acid như acetic, malic, malonic, axalic

1.2.3.4 Hóa tính

Màu sắc anthocyanin thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu và nhiều yếu tố khác,… Khi tăng số lượng nhóm OH trong vòng benzene thì màu càng xanh đậm.[2]

Mức độ methyl hóa các nhóm OH ở vòng benzene càng cao thì màu càng đỏ Nếu nhóm OH ở vị trí thứ ba kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo số lượng các gốc đường được đính vào nhiều hay ít.[6]

Các Anthocyanin cũng phụ thuộc rất mạnh vào pH của môi trường[2]

:

 Khi pH > 7 các Anthocyanin có màu xanh và khi pH < 7 các Anthocyanin

có màu đỏ

 Ở pH = 1 các Anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ

 Ở pH = 4~5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ Cacbinol hay bazơ Chalcon không màu

 Ở pH = 7~8 lại về dạng bazơ Quinoidal Anhydro màu xanh

Hình 1.9 Sự phụ thuộc cấu trúc anthocyanin vào pH

Màu sắc của anthocyanin còn có thể thay đổi do hấp thụ ở trên polysaccharide Khi đun nóng lâu dài các anthocyanin có thể phá hủy và mất màu.[2]

Tóm lại, trong môi trường acid, các anthocyanin là những bazơ mạnh và có thể tạo muối bền vững với acid Anthocyanin cũng có khả năng cho muối với bazơ Như vậy chúng có tính chất amphote Muối với acid thì có màu đỏ, còn muối với kiềm thì

có màu xanh [2]

1.2.3.5 Hoạt tính sinh học

Trong thực vật, anthocyanin có tính kháng khuẩn, kháng nấm, có vai trò tạo điều kiện cho sự thụ phấn, phát tán do hình thành nên màu sắc sặc sỡ trên cành hoa và quả Mặt khác, anthocyanin là chất có khả năng hấp thụ tia UV cho phép bảo vệ bộ gen của thực vật trước nhóm tác nhân có thể gây đột biến gen này Sinh tổng hợp anthocyanin ở

vỏ được tăng cường để đáp ứng phù hợp với môi trường: hạn hán, ánh sáng mạnh, nhiệt độ cao, thiếu nitơ và phospho, nhiễm nấm, vi khuẩn, tổn thương, côn trùng, ô nhiễm…[9]

Đối với sức khỏe của con người, theo nghiên cứu của David Heber, Đại học Harvard (Mỹ)[17], các anthocyanin có thể cắt được cơn đau tim, giảm thiểu các tổn

thương não liên quan đột quỵ và ngăn cản sự tạo thành các cục máu đông trong lòng mạch máu (nguyên nhân dẫn đến tắc mạch, gây tai biến mạch máu não và những cơn nhồi máu cơ tim đột ngột), hạn chế sự suy giảm sức đề kháng

Trong lĩnh vực thực phẩm, với khả năng chống oxy hóa cao, anthocyanin được

sử dụng để bảo quản thực phẩm, kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa cho thực phẩm.[27] Ngoài các tác dụng chống oxy hóa, anthocyanin còn được sử dụng như chất màu tự nhiên tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm và khá an toàn Ví dụ: Dịch chiết anthocyanin từ các loại rau củ có màu đỏ như vỏ quả nho, dâu tây, vỏ khoai lang… đã được dùng để làm chất màu thay thế màu tổng hợp trong sản xuất kẹo cứng.[27]

Anthocyanin bên cạnh vai trò là màu thiên nhiên được sử dụng trong thực phẩm, còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quý như [9], [25]: Khả năng chống oxy hóa cao, chống lão hóa, tăng cường sức đề kháng, điều hòa lượng đường huyết của những bệnh nhân đái tháo đường, làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư, tác dụng chống các tia phóng xạ Các ứng dụng trên đã mở ra một triển vọng về việc sản xuất thực phẩm, thực phẩm chức năng chữa bệnh có hiệu quả

1.3.1 Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng

Nguyên tắc:

Sự chiết lỏng – lỏng là dung môi không phân cực (eter dầu hòa ) sẽ hòa tan tốt các hợp chất không phân cực (các alcol béo, ester béo…), dung môi phân cực trung bình (dietyl eter, chloroform…) sẽ hòa tan tốt các hợp chất có tính phân cực trung bình

(các hợp chất có chứa nhóm chức eter O, aldehyde CH=O, ceton CO, ester

COO…) và dung môi phân cực mạnh (methanol…) sẽ hòa tan tốt các hợp chất có tính phân cực mạnh (các hợp chất có chứa nhóm chức OH, COOH…).[4]

Kỹ thuật này còn được gọi là sự chiết bằng dung môi (Solvent extraction) Cao alcol ban đầu hoặc dung dịch ban đầu đều chứa hầu hết các hợp chất hữu cơ từ phân cực đến không phân cực vì thế rất khó cô lập được riêng những hợp chất tinh khiết để thực hiện các khảo sát tiếp theo Kỹ thuật chiết lỏng  lỏng được áp dụng để phân chia cao alcol thô ban đầu hoặc dung dịch ban đầu thành những phân đoạn có tính phân cực khác nhau

Việc chiết được thực hiện lần lượt từ dung môi hữu cơ kém phân cực đến dung môi phân cực ví dụ như: ete dầu hỏa hoặc hexane, chloroform, ethyl acetate, buthanol… Với mỗi loại dung môi hữu cơ, việc chiết được thực hiện nhiều lần, mỗi lần một lượng nhỏ thể tích dung môi, chiết đến khi không còn chất hòa tan vào dung môi thì đổi sang chiết với dung môi có tính phân cực cao hơn Dung dịch của các lần chiết được gom chung lại, làm khan nước với các chất làm khan như Na2SO4, MgSO4, CaSO4…, đuổi dung môi ta thu được cao chiết

Hình 1.10 Kỹ thuật chiết lỏng  lỏng

1.3.2 Kỹ thuật chiết lỏng – rắn

1.3.2.1 Kỹ thuật chiết ngấm kiệt

Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến vì không đòi hỏi thiết bị tốn kém, phức tạp

Nguyên tắc:

Dung môi chảy rất chậm qua khối nguyên liệu đựng trong bình ngấm kiệt bằng thủy tinh, hình trụ đứng, dưới đáy là một van khóa để điều chỉnh vận tốc của dung dịch chảy ra, một bình chứa đặt bên dưới để hứng dung dịch chiết, phía trên cao của bình ngấm kiệt là bình lóng chứa dung môi tinh khiết.[4] Trong suốt quá trình không khuấy trộn Nguyên liệu luôn được tiếp xúc với dung môi, vận tốc dung môi chảy vào bình chứa nguyên liệu bằng vận tốc dung môi chảy ra , tạo ra sự chênh lệch nồng độ hoạt chất cao nên có thể chiết kiệt được hoạt chất.[36]

Ưu điểm: dịch chiết được chiết kiệt, dung dịch chiết đậm đặc.[36]

Hình 1.11 Kỹ thuật chiết ngấm kiệt

1.3.2.2 Kỹ thuật chiết ngâm dầm

Nguyên tắc:

Rót dung môi tinh khiết vào bình cho đến xấp xấp bề mặt của lớp nguyên liệu đã được cắt nhỏ trong thời gian nhất định để cho dung môi xuyên thấm vào cấu trúc tế bào thực vật và hòa tan các hợp chất tự nhiên, sau đó dung dịch chiết được lọc ngang qua