5. BỐ CỤC LUẬN VĂN
1.2.TỔNG QUAN VỀ CÂY ỔI
1.2.1. Giới thiệu về cây ổi
Phân loại khoa học
Giới (regnum) : Plantae Bộ (ordo) : Myrtales Họ (familia) : Myrtaceae Chi (genus) : Psidium
Loài (species) : P.guajava
Danh pháp hai phần: Psidium guajava
Cây ổi (Psidium guajava) là loài cây ăn quả lâu năm, thuộc họ Đào kim nƣơng, có nguồn gốc từ Brasil và đƣợc mô tả khoa học lần đầu tiên vào năm 1753.
Cây ổi cao tối đa khoảng 10 m, đƣờng kính thân tối đa khoảng 30 cm. Hiện nay, ngƣời ta đã tạo ra những giống mới nhỏ và thấp hơn để làm cây cảnh. Thân cây chắc, khỏe, ngắn vì phân cành sớm. Thân nhẵn nhụi, rất ít bị sâu đục. Cành non có 4 cạnh, khi già mới tròn dần, lá mọc đối xứng. Hoa ổi thuộc loại hoa lƣỡng tính, bầu hạ, mọc thành chùm 2,3 chiếc, ít khi mọc ở đầu cành mà thƣờng mọc ở nách lá. Hoa có năm cánh, nhiều nhị vàng, nhiều hạt phấn nhỏ, nhiều phôi; có thể thụ phấn ngoài hoặc tự thụ phấn. Quả ổi nặng từ 4-5 g đến 500-700 g, gần tròn, dài thuôn; chứa nhiều hạt đƣợc bọc trong khối thịt quả màu trắng, hồng, đỏ vàng. Từ khi thụ phấn đến khi quả chín khoảng 100 ngày.
Hình 1.5. Cây ổi
Có nhiều giống ổi khác nhau nhƣ ổi trâu, ổi Bo, ổi xá lị có quả to nhƣng kém thơm, ngọt; ổi mỡ, ổi gang, ổi đào, ổi nghệ có quả nhỏ nhƣng ngọt và rất thơm [1].
1.2.2. Thành phần hóa học trong lá ổi
Quả và lá ổi đều chứa beta-sitosterol, quereetin, guaijaverin và avicularin Ngoài ra trong lá ổi còn chƣa tinh dầu dễ bay hơi, eugenol,… Quả chín chứa nhiều vitamin C và các polysaccarit nhƣ fructoza, xyloza, glucoza, galactoza,… Rễ có chứa acid arjunolic. Vỏ rễ chứa tannin và các axit hữu cơ.
Hàm lƣợng dinh dƣỡng trung bình có trong 100 g quả ổi bao gồm 1 g protein; 15 mg canxi; 1 mg sắt; 0,06 mg retinol (vitamin A); 0,05 mg thiamin (vitamin B1) và 200 mg axit ascorbic (vitamin C). Hàm lƣợng vitamin C trong quả ổi cao hơn đáng kể so với quả cam. Ngoài ra, quả ổi còn giàu pectin. [1]
1.2.3. Công dụng của cây ổi
a. Làm thực phẩm
Quả ổi có vị ngọt, có thể đƣợc dùng để ăn tƣơi, làm mứt hay nƣớc ép đóng hộp.
b. Làm thuốc
Các bộ phận của cây ổi nhƣ búp non, lá non, quả, vỏ thân, vỏ rễ đều có thể đƣợc sử dụng làm thuốc. Các nghiên cứu dƣợc lý cho thấy dịch chiết các bộ phận của cây ổi đều có khả năng kháng khuẩn, làm săn se niêm mạc và cầm đi lỏng.
Theo y dƣợc học cổ truyền, lá ổi có vị đắng sáp, tính ấm, có công dụng tiêu thủng, giải độc, thu sáp chỉ huyết. Quả ổi vị ngọt hơi chua sáp, tính ấm, có công dụng thu liễm, kiện vị cố tràng. Các bộ phận của cây ổi dƣợc dùng để chữa các chứng bệnh đi ngoài, cửu lỵ, viêm dạ dày cấp và mãn tính, sang thƣơng xuất huyết, tiêu khát, băng huyết,… Các bài thuốc dân gian từ cây ổi đƣợc sử dụng ở nhiều nƣớc nhƣ Việt Nam, Trung Quốc, Trung Mỹ, Tây Phi,…
Nƣớc ép từ trái ổi hoặc nƣớc sắc lá ổi có lợi trong việc giảm ho, trị cảm; đồng thời có tác dụng “dọn dẹp” hệ hô hấp. Quả ổi chứa nhiều vitamin và sắt, nhờ đó có tác dụng ngăn ngừa cảm và các trƣờng hợp bị nhiễm siêu vi; giúp cải thiện cấu trúc da và ngăn ngừa các bệnh về da nhờ tính chất làm se của trái ổi và lá ổi.
1.3. TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN
Chitosan (CS) là dạng deacetyl hóa từ chitin, là polymer sinh học có nhiều trong thiên nhiên, chỉ đứng sau cellulose. Cấu trúc hóa học của chitin gần giống với cellulose. Nó là một phần quan trọng trong vỏ của một số động vật không xƣơng sống (nhƣ côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác,…); nó còn có trong thành tế bào nấm và một số loại tảo; đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ,… với hàm lƣợng chitin khá cao, dao động từ 14-35% [17].
Chitin có tên khoa học: poly[- (1-4)-2-acetamido-2-deoxy-D- glycopyranose]. Công thức phân tử đơn giản của chitin là (C8H13O5N)n. chitin đƣợc tạo thành từ các gốc N-acetyl-D-glucosamine và đƣợc nối với nhau bởi liên kết - (1-4)-glycosidic nhƣ mô tả ở Hình 1.6.
Hình 1.6. Cấu trúc hóa học của chitin
Chitin thƣờng không tồn tại trong tự nhiên nhƣ một chất riêng biệt mà xuất hiện dƣới dạng phức chất với nhiều chất khác nhƣ protein, polysaccharides. Chitin là một polysaccharide tồn tại dạng tinh thể có ba dạng thù hình khác nhau ở sự sắp xếp các mạch phân tử trong tinh thể và tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu ban đầu [19]. Trong vỏ tôm, cua phần lớn là dạng -chitin, là loại có cấu trúc mạch ngƣợc chiều nhau đều đặn. -chitin thƣờng đƣợc tách ra từ mai mực ống, loại này trong tự nhiên ít hơn -chitin. Còn -chitin đƣợc tách ra từ sợi kén của bọ cánh cứng, loại này có rất ít trong tự nhiên. Hiện nay, phần lớn chitin đƣợc sản xuất từ vỏ tôm do nguồn nguyên liệu phong phú.
Chitin không tan trong hầu hết dung môi thông thƣờng nên khả năng ứng dụng bị hạn chế. Độ trơ về mặt hóa học đã hạn chế tiềm năng ứng dụng của chitin,
do đó, ngƣời ta thực hiện deacetyl hóa chitin để tạo ra sản phẩm chitosan nhằm thay đổi độ hòa tan và tăng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực [24].
1.3.2. Cấu trúc và tính chất của chitosan
Chitosan có tên khoa học là poly[- (1-4)-2-amido-2-deoxy-D- glycopyranose].
Công thức phân tử đơn giản: (C6H11NO4)n.
Cấu trúc hóa học của chitosan đƣợc trình bày trong Hình 1.7.
Hình 1.7. Cấu trúc của chitosan
Chitosan (CS) là dẫn xuất của chitin, đƣợc tạo ra bằng cách loại các nhóm acetyl từ phân tử chitin hay còn đƣợc gọi là quá trình deacetyl. Sơ đồ chuyển hóa chitin thành chitosan nhờ enzyme chitin-deacetylase đƣợc trình bày nhƣ Hình 1.8.
Độ deacetyl hóa (DD) là tỉ lệ phần trăm nhóm –NH2 thay thế nhóm - NHCOCH3 trong phân tử chitin. Theo quy ƣớc, nếu phân tử có DD 50% gọi là chitosan, DD 50% gọi là chitin [30].
Chitosan là chất rắn vô định hình, xốp, nhẹ, hình vảy có thể xay nhỏ thành các kích cỡ khác nhau, có thể tan trong các acid hữu cơ (nhƣ acid citric, acid acetic,…), không tan trong nƣớc, cồn hoặc các dung môi hữu cơ khác. Bột chitosan có màu sắc biến đổi từ trắng đến vàng nhạt, không có mùi vị [10].
Trong cấu trúc của phân tử chitosan có chứa các nhóm –OH, -NHCONH3 trong mắt xích D-glucozamin và các nhóm –NH2 là các trung tâm hoạt động hóa học của chitosan. Trên nguyên tử O, N của các nhóm này còn đôi điện tử chƣa phân chia, đƣợc xem nhƣ những tác nhân nucleophin và có thể tham gia một số phản ứng chuyển hóa [19].
1.3.3. Ứng dụng của chitosan
Chitosan đƣợc nghiên cứu và sử dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhƣ y học, nông nghiệp, môi trƣờng,…
a. Trong y học
Nhờ vào các đặc tính ƣu việt nhƣ hợp với cơ thể, tự tiêu hủy đƣợc và đặc biệt là không độc hại mà CS đƣợc ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả trong kĩ thuật bào chế dƣợc phẩm, làm thuốc chữa bỏng, thuốc giảm đau, thuốc hạ cholesterol, chữa đau dạ dày, chống sự đông tụ máu,… CS còn đƣợc ứng dụng làm chỉ khâu tự tan trong phẫu thuật, thay thế cho các loại chỉ truyền thống do có đặc tính bền với dịch mật, dịch tụy và nƣớc tiểu. Trong các trƣờng hợp bị bỏng, CS có thể tạo màng xốp hút nƣớc mạnh, giúp cho oxi thấm qua màng vào các mô bị tổn thƣơng một cách dễ dàng, tạo điều kiện cho quá trình hồi phục diễn ra nhanh hơn. Trong điều trị vết thƣơng, CS có tác dụng cầm máu, đẩy nhanh quá trình phát triển các tế bào ở vùng mô bị tổn thƣơng, tăng cƣờng hoạt động của enzyme chitinase và lysozyme, giúp vết thƣơng giảm sự nhiễm trùng và mau lành hơn [17], [15].
CS có tác dụng kích thích hoạt động của hệ thống kháng bệnh trong cây, kích thƣớc sinh trƣởng của cây và trực tiếp tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh do nó có thể phá hủy màng tế bào của vi sinh vật. Do đó, CS có thể phòng trừ một số loại bệnh do vi sinh vật nhƣ nấm, vi khuẩn, côn trùng và cả virus gây ra. Có thể nói rằng chitosan đƣợc coi nhƣ là một loại vắc xin thực vật
Bên cạnh đó, CS còn phòng trừ các bệnh nghiêm trọng cho nhiều loại cây trồng nhƣ bệnh đạo ôn trên cây lúa, thán thƣ gây hại cho ớt, gỉ sắt trên cây chè,… CS còn đƣợc dùng làm thuốc kích thích tăng trƣởng cho các loại cây nhƣ cây lúa, một số loại cây ăn quả, cây công nghiệp,… thúc đẩy quá trình sinh trƣởng ở các giai đoạn của cây trồng, quan trọng nhất là tác dụng làm tăng sức đề kháng cho cây trồng, phòng trừ và điều trị nhiều loại bệnh do virus, nấm gây ra.
Ngoài ra, CS còn có tác dụng chống hạn và giúp làm hạn chế sự thoát hơi nƣớc qua lá. Từ đó làm giảm lƣợng nƣớc tƣới, bảo vệ cây trồng trong mùa khô và tăng hiệu quả cho quá trình sản xuất [15].
c. Trong bảo quản thực phẩm
Một đặc tính khác cũng quan trọng không kém là hoạt tính kháng khuẩn của CS cũng nhƣ các dẫn xuất của CS đối với một số loại vi khuẩn. Điều này mở ra một tiềm năng mới về ứng dụng trong việc tạo ra các chế phẩm bảo quản thực phẩm có nguồn gốc từ tự nhiên.
Với đặc tính kháng khuẩn và chống oxi hóa, CS đƣợc coi là một hoạt chất sinh học rẻ tiền, sẵn có và có nguồn gốc tự nhiên. Ngƣời ta đã chứng minh đƣợc rằng CS có khả năng tạo một lớp màng mỏng hay một lớp bọc không độc hại, có chức năng nhƣ một rào chắn đối với hơi ẩm, oxi, hƣơng liệu và dầu. Nhờ đó mà cải thiện chất lƣợng cũng nhƣ tăng khả năng sử dụng thực phẩm. Ngoài ra, màng polyme sinh học còn có vai trò nhƣ là chất mang cho việc phối trộn các loại phụ gia nhƣ chất chống oxi hóa, tác nhân kháng nấm, kháng khuẩn, chất màu và các chất dinh dƣỡng khác. Đối với ngành công nghiệp thực phẩm thì việc chế tạo các màng kháng khuẩn có nguồn gốc từ polyme sinh học rất đƣợc quan tâm và nó ứng dụng
trong việc bảo quản hàng loạt các thực phẩm nhƣ thịt, cá, hoa quả, ngũ cốc, các chế phẩm từ sữa cũng nhƣ các loại rau [15], [17].
1.4. TỔNG QUAN VỀ CURCUMIN
1.4.1. Nguồn gốc và giới thiệu sơ lƣợc về curcumin
Curcumin là thành phần chính của curcuminoid – một chất đƣợc tìm thấy trong củ nghệ (Curcuma longa) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae). Nghệ đƣợc sử dụng nhƣ một loại gia vị phổ biến trong nền văn hóa ẩm thực của Trung Quốc và Ấn Độ. Ngoài ra, nghệ còn đƣợc sử dụng qua nhiều thế kỉ trong nền y học cổ truyền Phƣơng Đông. Bên cạnh đó, nó cũng đƣợc coi nhƣ một phụ gia thực phẩm và là chất bảo quản [8]. Củ nghệ đƣợc biết đến ở châu Âu vào thế kỉ XIII bởi Marco Polo và lần đầu đƣợc công bố trên tạp chí Lancet năm 1937. Curcumin cũng mới đƣợc nghiên cứu và thử nghiệm tiền lâm sàng trong giai đoạn I, II, III trong vòng 10-15 năm qua.
1.4.2. Cấu trúc và tính chất của curcumin
Màu vàng của nghệ do sự hiện diện của curcuminoids polyphenolic tạo nên, chiếm khoảng 3% - 5% trong hầu hết các chế phẩm từ nghệ. Các chiết xuất từ cồn của củ nghệ chủ yếu chứa ba loại curcuminoid là chất curcumin (còn đƣợc gọi là curcumin I hoặc deferuloylmethane), demethoxycurcumin (curcumin II) và bisdemethoxycurcumin (curcumin III).
Curcumin đƣợc chiết xuất lần đầu tiên bởi Vogel và Pelletier vào năm 1815 và cấu trúc của nó nhƣ deferuloylmethane đƣợc thiết lập vào năm 1910. Cấu trúc hóa học này đƣợc khẳng định trong năm 1973 bởi Roughley và Whiting [28].
Curcumin đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay không phải là curcumin tinh khiết mà một hỗn hợp chứa curcumin (khoảng 77%), demethoxycurcumin (khoảng 18%) và bisdemethoxycurcumin (khoảng 5%) [29]. Có khoảng 120 loài Curcuma đƣợc tìm thấy nhƣng chỉ có một số loài chứa các hợp chất curcuminoid nhƣ C.aromatica, C.phaecaulis, C.zedoaria, C.xanthorrhiza, C.mangga và C.longa. Trong đó, C.longa là nguồn thu curcumin chính [22].
Curcumin có công thức hóa học là C21H20O6, và tên hóa học là (1E,6E)-1,7- bis(4-hydroxy- 3-methoxyphenyl)-1,6- heptadiene-3,5-dione. Nó có trọng lƣợng phân tử 368,38; điểm nóng chảy 179-183°C. Theo điều kiện sinh lý, chất curcumin có thể tồn tại trong cả hai dạng enol và bis-keto, cùng tồn tại trong trạng thái cân bằng.
Hình 1.10. Dạng keto-enol của curcumin
Curcumin là chất ít tan trong nƣớc nhƣng tan dễ dàng trong dimethylsulfoxide (DMSO), ethanol, acetone,… Ở trạng thái rắn và trong các dung dịch có tính axit và trung tính, dạng enol chiếm ƣu thế và có khuynh hƣớng cho nguyên tử H+. Ngƣợc lại, trong điều kiện môi trƣờng kiềm (pH 8), dạng keto lại chiếm ƣu thế [31].
Nghiên cứu sự hấp thu, phân bố, chuyển hóa và bài tiết của curcumin cho thấy curcumin trải qua quá trình chuyển hóa nhanh chóng và nó đƣợc cho là nguyên nhân chính gây ra sinh khả dụng thấp trong hệ tuần hoàn. Thử nghiệm curcumin đƣờng uống trên chuột với liều lƣợng 1000 mg/kg trọng lƣợng cơ thể cho kết quả là
75% đƣợc bài tiết qua phân và lƣợng không đáng kể đƣợc phát hiện trong nƣớc tiểu [21]. Nghiên cứu của Ravindranath và các cộng sự chỉ ra rằng phần lớn lƣợng curcumin nạp vào cơ thể đƣợc bài tiết theo phân. Trong đó, khoảng 35% đƣợc bài tiết ở dạng không thay đổi, 65% còn lại bị đào thải dƣới dạng các chất chuyển hóa của curcumin [33]. Sau khi tiêm tĩnh mạch ở chuột, một lƣợng lớn curcumin và các chất chuyển hóa của nó đƣợc bài tiết qua mật, chủ yếu là glucoronide tetrahydrocurcumin và hexahydrocurcumin [26], [34].
Hình 1.11. Cấu trúc một số chất chuyển hóa quan trọng của curcumin
1.4.3. Ứng dụng của curcumin
a. Tác dụng dược lý của curcumin
Theo các nghiên cứu đã đƣợc công bố thì curcumin đƣợc coi là một trong những chất kháng viêm có nguồn gốc tự nhiên và hầu nhƣ không có tác dụng phụ. Các nghiên cứu đã chỉ ra các tác dụng bảo vệ gan và thận, ngăn chặn huyết khối, nhồi máu cơ tim,… của curcumin. Ngoài ra, nó còn có hoạt tính chống oxi hóa mạnh mẽ, kháng khuẩn, chống ung thƣ và kháng viêm [20].
b. Hoạt tính chống ung thư của curcumin
Curcumin có khả năng ức chế sự tạo khối u, tác động đến hầu hết quá trình hình thành và phát triển của khối u. Trong giai đoạn đầu của bệnh, các tế bào bình thƣờng bị tác động bởi các gốc tự do và bị biến đổi thành các tế bào ung thƣ. Curcumin có thể ngăn chặn quá trình này bằng cách bắt giữ các gốc oxy hóa khác nhau nhƣ gốc hydroxyl •OH, gốc peroxyl ROO•, oxi nguyên tử, NO và peroxynitrite ONOO- [33]. Curcumin có khả năng bảo vệ lipid, hemoglobin và ADN khỏi quá trình oxy hóa. Curcumin tinh khiết có kháng các ion oxy hóa mạnh hơn demethoxycurcumin (DMC), bisdemethoxycurcumin [33]. Kết quả nghiên cứu của Conney cho thấy curcumin còn có tác dụng ức chế các chất gây ung thƣ nhƣ benzo pyrene (BaP) và 7,12-dimethylbenz anthracene (DMBA) trên da chuột [29]. Curcumin đƣợc chứng minh là có khả năng chống di căn đối với một vài loại tế bào ung thƣ đồng thời ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ. Khả năng làm giảm quá trình di căn này curcumin phụ thuộc vào nguồn gốc của khối u và loại khối u ác tính [31], [33].
Ngoài ra, curcumin còn có khả năng làm giảm các triệu chứng liên quan đến bệnh và cả đến các cách điều trị (hóa trị-xạ trị) nhƣ đau do bệnh lý thần kinh, trầm cảm, mệt mỏi, giảm cảm giác ngon miệng, mất ngủ [23].
CHƢƠNG 2
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 2.1.1. Nguyên liệu 2.1.1. Nguyên liệu
- Lá cây ổi đƣợc hái ở xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng vào các buổi sáng tháng 3 năm 2019.
- Cách lấy mẫu: Chọn những lá ổi còn xanh, không bị sâu, úa. Làm sạch, để