CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.2.4. Hoạt tính sinh học và ứng dụng của pectin
1.2.4.1. Hoạt tính sinh học
Một số đặc tính của pectin là tác dụng chống ung thƣ và chống huyết khối, đặc biệt là pectin chiết từ bã táo, đã đƣợc chứng minh bằng ví dụ về pectin chiết từ bã táo trong các mơ hình thí nghiệm về sự hình thành ung thƣ ở ruột và di căn gan. Việc áp dụng chúng vào trong điều trị ung thƣ ruột đã đƣợc cấp bằng sáng chế tại Nhật Bản.
Khả năng sinh học cao của pectin đã đƣợc sử dụng để cĩ đƣợc một chế phẩm dƣợc phẩm dựa trên lactoferrin, một glycoprotein sữa tạo ra hoạt tính bactericide điều trị viêm mãn tính trong viêm miệng. Nĩ cho thấy rằng pectin HM thích hợp nhất để chế tạo các viên nén sinh học vì cùng với khả năng sinh học cao, chúng cĩ đặc tính giải phĩng chất hoạt hĩa. Hơn nữa, quá trình này cĩ thể đƣợc quy định bởi nồng độ ion canxi, phản ứng chéo với đoạn galacturonan của phân tử pectin và tạo điều kiện giải phĩng lactoferrin.
Giả thiết rằng trên bề mặt các tế bào ung thƣ, polysaccharide pectin liên kết các protein chịu trách nhiệm cho sự kết dính của tế bào khối u bằng các mơ khỏe mạnh. Một chế phẩm thƣơng mại pectin từ cây cam quýt bị biến đổi để ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thƣ và di căn. Nĩ đã đƣợc chỉ ra rằng làm tăng thời gian nhân đơi của kháng nguyên tuyến tiền liệt, ung thƣ biểu mơ tuyến tiền liệt chủ yếu, ở nam giới khoảng 70%.
Nghiên cứu cho thấy thuốc chống lao trùng khớp với các chất pectin đã chỉ ra rằng các chế phẩm thu đƣợc cĩ hoạt tính cao hơn isoniasid nguyên chất. Pectin cĩ liên kết chéo, ít tan và ít bị phân hủy trong cơ thể, cũng nhƣ gel
pectinat canxi cĩ chứa NaHCO3 và cĩ hiệu quả cho những mục đích này. Các gel này đƣợc đặc trƣng bởi độ rỗng cao và mật độ thích hợp [41].
Trong khía cạnh khác, hoạt động của pectin đối với đƣờng tiêu hĩa, sự tƣơng tác với chất nhầy là chủ đề nghiên cứu chuyên sâu nhất. Do đĩ, nĩ đã đƣợc chỉ ra rằng pectin liên kết với mucin, thành phần chính của chất nhầy ở GIT, để tạo thành một mạng gel. Theo cách này, các polysaccharide pectin làm tăng tính chất bảo vệ của chất nhầy và do đĩ cĩ thể đƣợc áp dụng để điều trị các tổn thƣơng của GIT và các bệnh truyền nhiễm. Bằng cách thay đổi các đặc tính phân tử của pectin, cĩ thể thay đổi độ cứng của gel và mơ hình phân phối pectin trong phức hợp pectin-mucin. Điều này cho phép điều chỉnh sự tƣơng tác giữa pectin với mucin để đáp ứng nhu cầu phân phối thuốc và điều trị lâm sàng [41].
Ngồi ra, nhờ khả năng liên kết tốt với các cation hĩa trị 2 mà pectin đƣợc sử dụng nhƣ chất thải độc kim loại nặng khỏi dung dịch nƣớc cũng nhƣ khỏi cơ thể ngƣời. Khotimchenko và cộng sự đã nghiên cứu tính chất liên kết với các kim loại nặng nhƣ Hg, Pb, Cd… của pectin đƣợc phân lập từ cỏ biển
Zostera marina [12], các nghiên cứu sau đĩ của nhĩm tác giả này cịn cho
thấy các hoạt tính sinh học khác của pectin từ cỏ biển nhƣ tác dụng làm giảm nhanh chĩng hàm lƣợng chì trong gan, làm giảm sự peroxyl hĩa của lipid, giảm tổng cholesterol, triglyceride trong máu và gan [42]. Pectin cịn thể hiện các hoạt tính kháng ung thƣ và tăng cƣờng hệ thống miễn dịch [41].
Nhu cầu gia tăng đối với nguyên liệu sinh học sử dụng trong bao gĩi thực phẩm đã khuyến khích sự phát triển của màng thực phẩm thân thiện mơi trƣờng. Các thành phần chính của các loại tinh dầu thực vật mang đặc tính kháng khuẩn chống tác nhân gây bệnh cĩ trong thực phẩm và cĩ thể đƣợc giải phĩng bởi màng thực phẩm tự nhiên để thay thế các chất bảo quản tổng hợp. Các hoạt tính kháng khuẩn của pectin đƣợc sử dụng làm màng bao thực phẩm trên cơ sở màng pectin ester hĩa cao hoặc thấp và kết quả cho thấy,
cinnamaldehyde tạo từ pectin cung cấp đặc tính kháng khuẩn chống
Escherichia coli, Salmonella enterica, Listeria monocytogenes và
Staphylococus aureus. Sự ức chế vi khuẩn đƣợc cải thiện đáng kể khi cĩ sự phân phối cao hơn các hợp chất cĩ hoạt tính và cĩ diện tích bề mặt tăng lên [43].
Một đặc tính quan trọng cĩ ở pectin là khả năng chống oxy hĩa. Chất oxy hĩa là chất ức chế quá trình oxy hĩa, thậm chí ở nồng độ tƣơng đối nhỏ và cĩ vai trị khác nhau trong cơ thể. Hoạt động chống oxy hĩa của pectin là hoạt động bắt gốc tự do và giúp chuyển đổi các gốc tự do.
Hoạt tính chống oxy hĩa của pectin đƣợc nhiều nhà khoa học nghiên cứu và cơng bố. Năm 2006, Kang và cộng sự đã cơng bố kết quả pectin oligosaccharide từ cam, quýt đƣợc xử lý bằng cách chiếu xạ thì cĩ khả năng ức chế sự oxy hĩa và sự tăng trƣởng của tế bào ung thƣ.
Năm 2003, Khasina và cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính chống oxy hĩa của pectin cĩ ester hĩa thấp từ cỏ biển Zostera marina. Năm 2010, Urias-
Orona và cộng sự nghiên cứu về hoạt động bắt gốc tự do của pectin chiết từ vỏ Cicer aretinum L cho thấy, hoạt động bắt gốc tự do của pectin phụ thuộc
vào liều lƣợng và đƣợc thể hiện bằng sự ức chế DPPH. Việc đánh giá các hoạt động chống oxy hĩa cho rằng pectin cĩ hoạt động bắt gốc DPPH triệt để sẽ đƣợc khám phá nhƣ là một chất chống oxy hĩa mới.
1.2.4.2. Ứng dụng của pectin
Trong thực phẩm [8]
Pectin đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ là các chất tạo gel, chất ổn định các dung dịch, chất làm đặc, chất kết dính và chất nhũ hố trong nhiều sản phẩm thực phẩm.
Khả năng tạo gel của pectin đƣợc sử dụng trong những thực phẩm cần cĩ sự ổn định nhiều pha. Pectin đƣợc sử dụng trong các loại thạch, bánh kẹo để cung cấp cho một cấu trúc gel tốt, sạch và để cĩ hƣơng vị tốt. Pectin cũng cĩ thể đƣợc sử dụng để ổn định đồ uống protein cĩ tính acid, chẳng hạn nhƣ sữa chua uống, để cải thiện vị giác và sự ổn định trong nƣớc trái cây và là một
sự thay thế chất béo trong thực phẩm nƣớng. Hàm lƣợng của pectin thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ một thực phẩm phụ gia là 0,5 đến 1,0% trong trái cây tƣơi.
Tác dụng tạo gel của pectin đƣợc sử dụng chủ yếu trong các sản phẩm mứt trái cây và mứt đơng, tạo ra mùi thơm ngon cho sản phẩm và giảm sự phá vỡ cấu trúc. Trong một số trƣờng hợp, pectin cịn đƣợc sử dụng với carageenan để tăng hiệu quả tạo gel.
Pectin đƣợc ứng dụng trong các sản phẩm chế biến sẵn:
LMP giúp cải thiện một số tính chất lƣu biến của các sản phẩm từ cà chua (cĩ nồng độ chất khơ khoảng 10 - 46%) nhƣ sốt cà chua, tƣơng ớt. Các sản phẩm này phải rất bền nhiệt. Hàm lƣợng pectin sử dụng khoảng 0,3 - 1%.
Pectin đƣợc dùng để giữ nƣớc bán thành phẩm bánh nƣớng tƣơi lâu hơn: các loại bán thành phẩm bánh nƣớng (bột nhào lạnh đơng hoặc bánh chƣa nƣớng) rất dễ bị biến đổi sau vài tháng do hiện tƣợng thối hĩa tinh bột trong bán thành phẩm. Tinh bột đã trƣơng nở tái kết tinh làm giảm khả năng giữ nƣớc của bột nhào, sản phẩm sau khi nƣớng sẽ rất khơ. Khi dùng pectin, chất lƣợng sản phẩm sẽ đƣợc cải thiện đáng kể, bánh ít khơ hơn, tƣơi lâu hơn.
Trong y dƣợc [44]
Pectin làm tăng độ nhớt và khối lƣợng phân tử do đĩ nĩ đƣợc sử dụng chống táo bĩn và tiêu chảy. Cho tới năm 2002, nĩ là một trong những thành phần chính đƣợc sử dụng trong Kaopectate một loại thuốc chống tiêu chảy, cùng với kaolinit. Pectin cũng đƣợc sử dụng nhƣ một thuốc giảm đau xƣơng khớp. Trong các sản phẩm mỹ phẩm, pectin đĩng vai trị nhƣ chất ổn định. Pectin cũng đƣợc sử dụng trong các chế phẩm chữa lành vết thƣơng và băng dính y tế đặc biệt, chẳng hạn nhƣ thơng ruột kết. Trong quá trình tiêu hĩa của con ngƣời, pectin liên kết với cholesterol trong đƣờng tiêu hĩa và làm chậm sự hấp thu glucose bằng carbohydrat. Nĩ khơng cung cấp năng lƣợng nhƣng cĩ nhiều giá trị phịng, chữa bệnh.
Kéo dài thời gian tiêu hĩa thức ăn trong ruột, cĩ tác dụng tăng hấp thu dƣỡng chất cĩ trong thức ăn, làm giảm béo phì.
Giảm hấp thu lipid
Tiêu thụ của pectin đã chứng minh là làm giảm nồng độ cholesterol trong máu. Cơ chế xuất hiện là tăng độ nhớt trong đƣờng ruột, dẫn đến một sự hấp thu làm giảm cholesterol ở mật hoặc thực phẩm. Trong ruột già và ruột kết, vi sinh vật phân hủy pectin và giải phĩng các acid béo chuỗi ngắn cĩ ảnh hƣởng tích cực về sức khỏe (cĩ hiệu lực prebiotic). LDL- loại cholesterol khơng cĩ lợi cho tim mạch. Ngƣợc lại pectin làm tăng HDL- chất cĩ lợi cho tim mạch.
Pectin là một phần tự nhiên của chế độ ăn uống của con ngƣời, nhƣng khơng đĩng gĩp đáng kể đến dinh dƣỡng. Khống chế tăng cƣờng đƣờng huyết trƣớc và sau bữa ăn ở ngƣời bệnh tiểu đƣờng. Một trong những ứng dụng thực tế nhất của pectin từ cỏ biển là hợp chất Zosterin đƣợc phân lập từ cỏ biển Zostera asiatica bởi các nhà khoa học thuộc Viện Hĩa sinh Hữu cơ Thái Bình Dƣơng, Phân viện Viễn Đơng, Viện Hàn lâm Nga để sử dụng thuốc làm thuốc kháng ung thƣ và giải độc kim loại nặng. Pectin đã đƣợc ứng dụng hiệu quả trong việc khử chất phĩng xạ 137
Cs khỏi cơ thể trẻ em bị ảnh hƣởng trong vụ tai nạn nhà máy hạt nhân “Chernobyl”. Ngồi ra pectin cịn đƣợc ứng dụng là làm thuốc cầm máu đƣờng ruột và là tác nhân nhũ hĩa rất tốt khi kết hợp với arabic [12].
Tĩm lại: Mặc dù hiện nay pectin rất phổ biến trong hầu hết các mơ
thực vật, tuy nhiên tổng số nguồn cĩ thể đƣợc sử dụng để sản xuất pectin thƣơng mại là rất hạn chế bởi vì khả năng tạo gel của pectin phụ thuộc vào kích thƣớc phân tử và mức độ ester hĩa (DE). Do đĩ pectin cĩ nguồn gốc khác nhau thì cĩ các tính chất khác nhau vì khả năng tạo gel của chúng cũng khác nhau củng do sự thay đổi ở các thơng số này và theo các nghiên cứu hầu nhƣ pectin đƣợc thu nhận từ cỏ biển ít đƣợc ứng dụng trong thực phẩm.