Các ngiên cứu mới đây đã chứng minh đƣợc rằng các anthocyanin giúp che chở các diệp lạp, bảo vệ các diệp lạp chống lại cường độ ánh sáng cao, giúp ngăn sự ức chế quá trình quang hợp. Chalker-Scott (1999) đã đề ra 3 vai trò chính của anthocyanin đối với thực vật gồm:
Hấp thụ các bức xạ
Vận chuyển các mốnaccharide
26
Điều chỉnh áp suất thẩm thấu trong các giai đoạn khô hạn và nhiệt độ thấp.
Ngoài ra, Hale và cộng sự (2001, 2002) thấy rằng khi hàm lƣợng chất màu tăng thì khả năng tích tụ molybden và tungsten ở loài Brassica sp. (Bắp cải) cũng tăng; hay ở mô có chứa Anthocyanin, khả năng bị tấn công bởi nấm mốc giảm đi (Coley và Aide, 1989). Theo Gould, MvKelvie và Markham (2002) Anthocyanin tích tụ trong tế bào là do kết quả của sự tổn thương cơ học hay do thiết hụt phosphorus hoặc nitrogen (Schalker-Scoot, 1999).
Nói chung người ta tin rằng Anthocyanin có khả năng làm tăng cường phản ứng chống oxy hóa của tế bào đồi với các yếu tố gây stress.
1.2.10.2. Đối với sức khỏe con người
Ngoài những vai trò sinh lý đối với thực vật, các hợp chất Anthocyanin còn được chứng minh là mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người.(Motohashi et al., 2008).
Các hợp chất Anthocyanin đƣợc hấp thu vào trong dạ dày ở dạng phân tử (Passamonti, Vrhovsek và Mattivi, 2002) hoặc có thể hỗ trợ bởi một cơ chế vận chuyển qua mật. Ngoài ra, phân tử Anthocyanin cũng không bị biến đổi dưới tác dụng của hệ vi khuẩn trong ruột non. Vì thế, phân tử Anthocyanin cũng không thay đổi trong huyết tương và nước tiểu. Các nghiên cứu gần đây cho tấy các Anthocyanin chỉ đƣợc hấp thu cấp độ rất thấp, chỉ khoảng 0,016 % đến 0,11%
lượng tiêu tụ ở người.
Mặc dù chỉ đƣợc cơ thể hấp thu một lƣợng rất nhỏ, các phân tử Anthocyanin sau khi đƣợc chuyển hóa có thể biểu hiện những hoạt ính nhƣ chống ung thƣ, chống xơ vữa động mạch, chống viêm, giảm mức độ thẩm thấu, độ vỡ của mao mạch, ức chế sự đông tụ của các tiểu huyết cầu và thúc đẩy sự tạo thành cytokine t ừ đó điều hòa các phản ứng miễn dịch. Tất cả những ho ạt tính này đều dựa trên khả năng chống oxy hóa c ủa các athocyanin. Cũng nhờ khả năng này, các hợp chất anthocyanin còn giúp bảo vệ màng dạ dày chống lại những tổn thương do sự oxy hóa, vì vậy hoãn lại giai đoạn đầu của bệnh ung thƣ dạ dày, ung thƣ ruột và ruột kế.
Hoạt tính và thành phần bảo vệ vi khuẩn đường ruột có thể bị thay đổi sau khi dung
27
các dịch trích từ các lo ại quả mọng (berry) có chứa các hợp chất flavonoid gồm cả anthocyanin.((Puupponen-Pimiã et al., 2001; Manach et al., 2005).
Một số hoạt tính sinh học của cyanindin-3-glucoside:
Giảm khả năng bị oxy hóa của LDL
Bào vệ hồng cầu khỏi các tác động của sự oxy hóa.
Gaimr sự phân tách DNA.
Ức chế độc tính của các đại thực bào bằng cách giảm hàm lƣợng NO.
Ngăn chặn tác hại của tia UV trong liposome.
Kháng viêm.
Chống các bệnh tim mạch.
Ức chế sự tác động và phát triển của các tế bào ung thƣ.
Hoạt tính chống oxy hóa
Sự thiếu electron tự nhiên c ủa các phân tử anthocyanin giúp cho các hợp chất này đặc biệt hoạt động. Một số cơ chế chống oxy hóa của anthocyanin có đƣợc từ các nghiên cứu nhƣ:
Ngăn chặn các gốc hoạt động bằng cách cho hydro.
Chalate các ion kim loại xúc tác cho các phản ứng oxy hóa.
Liên kết với các protein, tạo phức chất bền.
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống oxy hóa của anthocyanin: rất nhiều các nghiên cứu đã cho thấy mối tương quan khá cao giữa hàm lượng màu trong nguyên liệu (trái cây, rau) với khả năng chống oxy hóa. Ngoài ra, sự khác nhau về cấu trúc giữa các anthocyanin cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt tính chống oxy hóa. Trên thực tế, bằng cách thay đổi vị trí và loại gốc hóa học gắn vào vòng thơm của phân tử anthocyanin, khả năng nhận electron độc thân từ các gốc tự do cũng sẽ khác nhau.
Hoạt tính chống ung thƣ
Cơ chế chống ung thwcuar anthocyanin nói riêng và các hợp chất phenolic nói chung vẫn chƣa đƣợc xác định chắc chắn. Một số nghiên cứu về khả năng chống ung thƣ của anthocyanin nhƣ:
28
Các anthocyanin trong khoai lang tím và bắp cải tím ức chế sự ung thƣ ruột kết trong chuột.
Các aglycon có trong những loại anthocyanin phổ biến nhất nhƣ cyaniding, delphinidin, maldivin, pelargonidin và petunidin đều có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung the dạ dày, ruột kết, phổi, lồng ngực ở người. Theo nghiên cứu này, nhóm hydroxyl tự do ở vị trí C3 trong dạng cấu trúc flavylium c ủa anthocyanidin góp phần ức chế sự phát triển của các dòng tế bào ung thư của người đƣợc khảo sát. Trong anthocyanin, nhóm hydroxy ở vị trí C3 luôn bị thế bởi các gốc đường, và vì vậy, các anthocyanin không có được khả năng ức chế trên. Ngoài ra, số nhóm hydroxyl và methoxyl trong vòng B của cyanindin cũng ảnh hưởng rất lớn đến khả năng ức chế các dòng tế bào ung thƣ đƣợc nghiên cứu.Hoạt tính ức chế cao nhất thuộc về maldivin, vốn có nhóm hydroxyl ở vị trí 3 và 4’ và nhóm methoxy ở các vị trí 3’ và 5’.
Nghiên c ứu về khả năng ức chế sự di căn c ủa các tế bào ung thƣ của anthocyanin. Sự di căn đòi hỏi tế bào phải có khả năng di động, khả năng kết dính bề mặt và sự hoạt động của các protease ngo ại bào nhƣ serine protease, matallaproteinase (MNPs), cathepsine, nhằm phân hủy mạng lưới ngo ại bào (extracellular matrix – ECM), cho phép các tế bào di căn. Trong đó, các enzyme quan trọng nhất là serine protease và MMPs. MMPs là nhóm enzyme phân hủy phụ thuộc vào Zn có khả năng phân hủy các protein của mạng lưới ngoại bào như collagen, proteoglycan, fibronectin và elastin. C ả MMP – 2 và MMP – 9 đều xuất hiện nhiều trong nhiều khối u ác tính và góp phần vào sự di căn. Các hợp chất cyaniding 3-rutinoside and cyaniding 3-glucoside chiết suất từ qur dâu tằm đƣợc chứng minh là có khả năng ức chế các enzyme MMP, hạn chế sự di căn của dung tế bào ung thƣ đƣợc nghiên cứu.
Hoạt tính chống các bệnh tim mạch
Các hợp chất flavanoid nói chung và các anthocyanin nói riêng đƣợc cho là có khả năng làm giảm nguy cơ mắc bệnh động mạch vành bởi khả năng ngăn chặn sự oxy hóa các lipoprotein có tỉ trọng thấp (LDL) trong huyết tương. Sự oxy hóa
29
các hợp chất này được xem như một bước quan trọng trong sự hình thành các khố i xơ động mạch và từ đó dẫn đến căn bệnh động mạch vành.
Vai trò của anthocyanin trong việc phòng chống các bệnh tim mạch có lien quan trực tiếp đến hoạt tính chống oxy hóa, giảm viêm, tăng độ bên và khả năng thẩm thấu của thành mạch máu, ức chế sự đông tụ của các tiểu huyết cầu.
Những đặc tính của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có đƣợc đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm. điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay c ủa các nước trên thới giớ là nghiên cứu khai thác chất màu thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm, bởi vì chúng có tính an toàn cao cho người sử dụng.