1.3 Tổng quan về enzyme tyrosinase và hiện tượng biến đen ở tôm
1.3.5 Tình hình nghiên cứu về tyrosinase và sự biến đen của tôm
1.3.5.1 Nghiên cứu trên thế giới
Trên thế giới có rất nhiều công trình nghiên cứu đã dùng rong biển để ức chế enzyme tyrosinase, kết quả cho thấy trong rong biển có chứa các hợp chất có khả năng ức chế loại enzyme này.
Chakraborty và cộng sự (2015) đã nghiên cứu đánh giá hoạt động chống oxy hóa và hàm lượng phenolic của ba loại rong đỏ (Division: Rhodophyta) được thu hoạch từ Vịnh Mannar của Bán đảo Ấn Độ. Kết quả cho thấy, hoạt động chống oxy hóa của dịch chiết chiết xuất methanol và các phân đoạn (n-hexane, dichloromethane và ethyl acetate) của ba loại rong biển đỏ (Hypnea musciformis, H. valentiae và Jania rubens) được thu thập từ Vịnh Mannar của Đông Nam Ấn Độ. Phân đoạn ethyl acetate (EtOAc) của H. musciformis thể hiện tổng hàm lượng phenolic cao hơn đáng kể (205,5 mg GAE/g), hoạt động khử góc tự do DPPH (IC50 = 0,6 mg/mL). Chiết xuất MeOH của H. valentiae và J. rubens cho thấy hoạt tính khử gốc tự do hydroxyl cao hơn đáng
27
kể (IC50 = 0,55 mg/mL) so với H. musciformis và H. valentiae. Nghiên cứu này chỉ ra tiềm năng sử dụng rong biển đỏ, đặc biệt là H. musciformis được đề nghị sử dụng làm thực phẩm bổ sung để tăng thời hạn sử dụng của ngành công nghiệp thực phẩm và các ứng cử viên trong việc chống ung thư và các bệnh viêm nhiễm [8] .
Chang và Teo (2016) đã nghiên cứu đánh giá các hoạt động của kim loại nặng, chống oxy hoá và chống lại enzyme tyrosinase có ở rong đỏ (Eucheuma cottonii). Kết quả cho thấy, các hàm lượng phenolic có khả năng ức chế enzym tyrosinase tốt, đạt được trung bình 234,33 μg/ml với nồng độ ức chế 50% tyrosinase (IC50). E. cottonii có thể là nguồn tiềm năng của tự nhiên chống enzyme tyrosinase [11] .
Quispe YN và cộng sự (2017) đã nghiên cứu sàng lọc các chất ức chế enzyme tyrosinase trong cây thuốc Hypericum laricifolium Juss ở Peru. Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong số các chất chiết xuất từ thực vật, những chất có tỷ lệ ức chế lớn hơn 50% là Hypericum laricifolium Juss., Taraxacum docinaleF.H.Wigg., Và Muehlenbeckia VulcanicaMeisn. Với H. laricifolium Juss, cho thấy hoạt động chống enzyme tyrosinase lớn nhất. Mặc dù H. laricifolium Juss đã được sử dụng rộng rãi như một cây thuốc của người Peru, ít được biết đến về các thành phần hoạt tính sinh học và có tác dụng ức chế enzyme tyrosinase. Tám hợp chất được phát hiện: axit protocatechuic, axit p-hydroxybenzoic, axit chlorogen, axit vanilic, axit caffeic, kaempferol 3-O-glucuronide, quercetin, kaempferol. Trong đó, quercetin thể hiện sự ức chế enzyme tyrosinase mạnh nhất (IC50 =14,29 ± 0,3 M). Do đó, cây Peru H.
laricifolium Juss. có thể là một nguồn mới cho hoạt động chống tyrosinase[44].
Islam và cộng sự (2017), đã nghiên cứu hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase và hoạt động chống oxy hóa bởi bromophenols từ tảo đỏ Odonthalia corymbifera. Kết quả nghiờn cứu cho thấy, hợp chất (6) cho thấy chất ức chế mạnh nhất (IC50 = 1.0 àM) trong số các bromophenol và axit kojic được khảo sát. Hai chất ức chế mạnh khác là cỏc hợp chất (1) và (2) với giỏ trị IC50 lần lượt là 5,2 àM và 11,0 àM. Cỏc hợp chất này có hai gốc 2,3-dibromo-4,5-dihydroxylbenzyl trong cấu trúc của chúng [24].
Panda và cộng sự (2018) đã nghiên cứu các chất chống oxy hóa và hoạt động ức chế enzyme tyrosinase của lá cây leo chân lạc đà (Bauhinia vahlii). Kết quả nghiên cứu cho thấy, chiết xuất metanol của Bauhinia vahlii (BVM) sở hữu các hợp chất
28
polyphenolic cao. BVM chứa các axit béo bão hòa như axit hexadecanoic (10,15%), axit octadecanoic (1,97%), axit oleic (0,61%) và axit cis-vaccenic (2,43%) cùng với vitamin E (12,71%), α-amyrin (9,84%), methyl salicylate (2,39%) và sitosterol (17,35%), chủ yếu chịu trách nhiệm chống oxy hóa cũng như hoạt động ức chế enzyme tyrosinase. Hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase của chiết xuất này tương đương với hoạt chất của axit Kojic. Những phát hiện này cho thấy rằng lá B. vahlii có thể được khai thác như là nguồn tiềm năng của chất chống oxy hóa tự nhiên và chất ức chế enzyme tyrosinase [42].
Şửhretoğlu và cộng sự (2018) đó nghiờn cứu khả năng ức chế enzyme tyrosinase bởi một số flavonoid: Hoạt động ức chế, cơ chế của in vitro và trong các nghiên cứu silico. Flavonoid là nhóm polyphenolic chính được phân phối rộng rãi cho trái cây, rau và đồ uống chúng ta tiêu thụ hàng ngày. Chúng thể hiện nhiều tác dụng sinh học.
Chúng tôi đã thử nghiệm khả năng ức chế enzyme tyrosinase của flavonoid liên quan đến cấu trúc (1, 9) và thấy rằng tất cả các vật liệu được thử nghiệm đều có tác dụng ức chế enzyme tyrosinase so với kiểm soát dương tính, axit kojic. (2) thể hiện tác dụng ức chế enzyme tyrosinase mạnh nhất với giá trị IC50 là 40,94 ± 0,78. Theo phân tích động học (1),(4) và (7) được tìm thấy là chất ức chế cạnh tranh, (3), (5) và (6) chất ức chế không cạnh tranh của enzyme tyrosinase [51].
Fan và cộng sự (2018) đã nghiên cứu mối quan hệ của cấu trúc flavonoid với hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase và ái lực của nó. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các nhóm hydroxy của 5C−OH, 4′COH và 5′C−OH của flavonoid đã hình thành liên kết hydro với các axit amin của enzyme tyrosinase, đóng vai trò quyết định trong liên kết và tương tác giữa flavonoid và enzyme tyrosinase. Các nhóm flavonoid khác nhau thể hiện những ảnh hưởng khác nhau đến hoạt động ức chế enzyme tyrosinase và ái lực gắn kết. Glycosyl hóa chủ yếu gây ra sự suy giảm trong cả hoạt động ức chế và ái lực của flavonoid [19].
Ullah và cộng sự (2019) đã nghiên cứu khả năng ức chế enzyme tyrosinase và tác dụng chống melanin của các chất cinnamamide. Kết quả nghiên cứu cho thấy, bốn trong số các cinnmamides với nhóm 2,4-dihydroxyphenyl, biểu hiện hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase cao hơn (ức chế 67,33 - 79,67%) ở mức 25μM so với axit kojic (ức
29
chế 38,11%), với thứ tự ức chế tăng sau: morpholino (9) = cyclopentylamino (14) < cyclohexylamino (19) < N-methylpiperazino (4) cinnamamides. Kết quả phân tích hàm lượng melanin rất phù hợp với phân tích hoạt động enzyme tyrosinase của tế bào, cho thấy sự ức chế enzyme tyrosinase của bốn cinnamamide là một yếu tố chính trong việc giảm sản xuất melanin. Những kết quả này ngụ ý rằng bốn cinnamamide có thể hoạt động như các chất chống melanogen tuyệt vời trong điều trị rối loạn sắc tố [55].
Kim và cộng sự (2019) đã nghiên cứu ức chế enzyme tyrosinase của flavonolignans từ hạt của Silybum marianum (Cây kế sữa). Kết quả nghiên cứu cho thấy, các thành phần ức chế enzyme tyrosinase được tìm thấy là flavonolignans bao gồm isosilybin A (1), isosilybin B (2), silydianin (3), 2,3-dihydrosilychristin (4), silychristin A (5) B (6) và silybin (7), tương ứng. Các flavonolignans (1 đến 7) đã ức chế cả monophenolase (IC50 = 1.7-7.6M) và diphenolase (IC50 = 12.1-44.944M) của enzyme tyrosinase [27].
1.3.5.2 Nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, Nguyen và cộng sự (2016) đã đánh giá hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase của hợp chất flavonoids từ mít (Artocarpus heterophyllous). Kết quả cho thấy, hai loại flavonoid mới, artocaepin E (1) và artocaepin F (2), được phân lập từ gỗ của Artocarpus heterophyllous , cùng với norartocarpetin (3), artocarpanone (4), liquidriteigenin (5), steppogenin (6) và dihydrom (7). Artocarpanone (4) có tác dụng ức chế enzyme tyrosinase mạnh nhất, với IC50 là 2,0 μM, tiếp theo là artocaepin E (1) và steppogenin (6), với giá trị IC50 lần lượt là 6,7 và 7,5 μM. Nghiên cứu chỉ ra rằng 1 chất cho thấy sự ức chế cạnh tranh, với hằng số ức chế (Ki) là 6,23 M [75].
Duy và Quốc, (2016) đã nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa và ức chế enzyme tyrosinase của nấm linh chi thượng hoàng (Phellinus linteus) ở Việt Nam. Kết quả cho thấy, bốn nhóm hợp chất chính có hoạt tính được phát hiện có trong nấm linh chi thượng hoàng tự nhiên gồm: polyphenol, flavonoid, polysaccharid và triterpenoid với hàm lượng lần lượt là 189,9 mg GAE/g cao ethanol, 116,2 mg QE/g cao ethanol, 10,7% và 2,31%. Dịch chiết nấm Phellinus linteus thể hiện hoạt tính chống oxy hóa trên in vitro trong cả ba phép thử. Giá trị IC50 dựa vào khả năng khử gốc tự do DPPH
30
và năng lực khử ion sắt là 50,9 và 54,2 àg/ml. Bờn cạnh đú, dịch chiết cũng thể hiện khả năng hạn chế đáng kể sự oxy hóa lipid trong mô hình oxy hóa β-caroten-linolenic với khả năng ức chế 79,9% ở nồng độ 150 àg/ml. Nhoài ra, dịch chiết từ Phellinus linteus cú hoạt tớnh ức chế enzym tyrosinase với giỏ trị IC50 là 59,4 àg/ml [65].
Phạm và cộng sự ( 2017), đã nghiên cứu sàng lọc hợp chất có tác dụng ức chế enzym tyrosinase bằng phương pháp in silico - in vitro. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tác giả đã tích hợp phương pháp tính toán lý thuyết (in silico) và thực nghiệm in vitro nhằm tìm kiếm hợp chất có tác dụng ức chế enzyme tyrosinase. Cụ thể, sau khi sàng lọc in silico tìm được19 hợp chất dự đoán có tác dụng ức chế enzyme tyrosinase. Dựa trên kết quả này, 4 hợp chất hóa học bao gồm dibenzoylmethan, 2,2’,4’- trihydroxychalcon, 3,4- dimethoxycinnamic acid và acetosyringon được lựa chọn nhằm sàng lọc và đánh giá tác dụng ức chế enzyme tyrosinase in vitro. Kết quả thu được là hợp chất dibenzoylmethan không có tác dụng ức chế enzyme tyrosinase ở cả 3 nồng độ 50μM; 100μM và 500μM. Hợp chất 2,2’,4’-trihydroxychalcon chỉ thể hiện tác dụng ức chế enzyme tyrosinase ở nồng độ 500μM. Hơp chất acetosyringon thể hiện tác dụng ức chế enzyme tyrosinase ở nồng độ 100μM và 500μM. Chỉ có acid 3,4- dimethoxycinnamic thể hiện tác dụng ức chế enzyme tyrosinase ở cả 3 nồng độ 50μM, 100μM và 500μM theo cơ chế ức chế không cạnh tranh [79].
Mai và Mai ( 2018), đã nghiên cứu hoạt tính ức chế enzym tyrosinase của một số cây thuốc Việt Nam và các hợp chất được phân lập từ cây mít dai. Kết quả khảo sát hoạt tính ức chế enzym tyrosinase của 17 mẫu cây thuốc Việt Nam thuộc họ Dâu tằm cho thấy, cao MeOH của cây Dâu tằm (Morus alba), Mít tố nữ (Artocarpus elasticus) và Mít dai (Artocarpus heterophyllus) có hoạt tính ức chế enzym tyrosinase mạnh với giá trị IC50 dưới 3 μg/mL. Từ các phân đoạn có hoạt tính của cao EtOAc của gỗ cây mít dai (A. heterophyllus) đã phân lập được 26 hợp chất, bao gồm 14 hợp chất flavonoid, 9 hợp chất chalcone và 3 hợp chất 2-arylbenzofuran. Trong đó, hợp chất morachalcone A (22) có hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase mạnh nhất, với giá trị IC50
là 0.013 àM, mạnh hơn chất đối chứng dương kojic acid (IC50, 44.6 àM) [71]
Qua tổng quan cho thấy, rong biển chứa nhiều hợp chất có khả năng ức chế enzyme tyrosinase, có tiềm năng rất lớn để ứng dụng trong việc ngăn chặn quá trình
31
biến nâu, biến đen của nguyên liệu thực phẩm trong quá trình bảo quản. Những nghiên cứu ở Việt Nam về hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase chủ yếu thực hiện trên các đối tượng thực vật trên cạn. Những nghiên cứu thực hiện trên đối tượng nguyên liệu từ biển, đặc biệt là rong biển còn rất hạn chế. Do đó, nghiên cứu này bước đầu đánh giá hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase của rong đông (Hypnea pannosa) thu hoạch tại vùng biển Khánh Hòa và thử nghiệm khả năng chống biến đen trên tôm thẻ chân trắng.
32