Chất chống oxi hóa được định nghĩa là hợp chất có khả năng ức chế,
hoặc ngăn chặn quá trình oxy hóa diễn ra do sự oxi hóa các gốc tự do và giảm stress oxi hóa. Stress oxi hóa là sự mất cân bằng trong việc tạo các hợp chất
hoạt động chứa oxi và nitơ (ROS và RNS, các gốc hydroxyl, hydro
peroxide..). Các ROS và RNS phản ứng rất nhanh với các phân tử quanh nó
do đó làm tổn thương và làm giảm giá trị sinh học của các đại phân tử sinh học như enzym, protein, DNA, lipid. Stress oxi hóa là quan trọng trong sự phát triển của bệnh thoái hóa mãn tính bao gồm cả bệnh tim mạch vành, ung thư và lão hóa [18].
Gần đây, polyphenol có hoạt tính chống oxi hóa rất mạnh, mạnh hơn cả
vitamin C, vitamin E và carotenoid [61],[62]. Kết quả của nhiều nghiên cứu
cho thấy có mối quan hệ nghịch giữa khả năng xuất hiện các bệnh tim mạch,
ung thư và loãng xương với chế độ ăn nhiều rau quả. Giải thích hợp lý cho mối quan hệ này là do trong rau quả chứa nhiều hợp chất polyphenol. Các hợp chất này có khả năng chống oxi hóa nhờ cơ chế: một là khử các gốc tự do như ROS và RNS, hai là ức chế sự hình thành ROS và RNS bằng cách ức chế một số enzym hoặc tạo phức với các ion kim loại, ba là bảo vệ các chất chống oxi hóa khác [28].
Các hợp chất polyphenol vô hoạt các chất tự do và cắt mạch. Chúng cản trở quá trình oxi hóa lipid với phân tử khác bằng việc tạo hợp chất với các gốc tự do:
R + POH → RH + PO·
Hợp chất trung gian được tạo thành PO. này tiếp tục phản ứng với gốc
tự do khác:
Cấu trúc hóa học của hợp chất polyphenol có khả năng khử các gốc tự do là do có nhóm hydoxyl, chúng có khuynh hướng cho nguyên tử H hoặc electron cho gốc tự do.
Một số hợp chất có nhóm dihydoxyl có khả năng tạo phức với các ion kim loại ngăn ngừa sự hình thành gốc tự do kim loại. Các ion kim loại oxy
hóa- khử như Cu+ và Fe2+ tác dụng với hydro peroxid (H2O2) gây phản ứng
Fenton ( phản ứng 3) tạo gốc hydroxyl (·OH). Các hợp chất nhóm catecholate
và gallate có thể ức chế oxy hóa các gốc tự do kim loại gây ra bằng việc kết
hợp với Fe2+ hoặc là tạo phức với Cu2+, Fe2+, Cu+ nhưng yếu hơn [55], [77].
H2O2 + Cu+ hoặc Fe2+ → Cu2+hoặc Fe3+ + OH + ·OH-
Hình 1.4: Một sốcơ chế tạo phức giữa polyphenol và kim loại
1.2.2 Tình hình nghiên cứu các hợp chất có hoạt tính sinh học trong súp lơ
xanh
1.2.2.1 Trên thế giới
Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu các hợp chất tự nhiên để
phòng chống bệnh ung thư đã được chú ý đến. Rau họ cải với sự hiện diện
của các thành phần như isothiocyanates và indole -3-carbinol đã được nghiên
cứu rộng rãi trong thí nghiệm in vitro và in vio mô hình chất gây ung thư. Kết
quả là các thành phần này có ảnh hưởng đến chất gây ung thư trong giai đoạn đầu và phát triển của bệnh. Tương tự như vậy, các báo cáo của dịch tễ học và thử nghiệm lâm sàng cũng đồng ý với kết quả này. Tuy nhiên mối quan hệ giữa súp với việc phòng chống bệnh ung thư chỉ có một vài báo cáo tóm tắt về
nó [22], [39], [70]. Kết quả chỉ ra rõ mối quan hệ tương quan thuận giữa phòng chống ung thư và các thành phần có hoạt tính sinh học trong rau, như flavonoid (quercetin), khoáng chất (selen) và các vitamin ( vitamin C). Trong số các hợp chất có hoạt tính sinh học được nghiên cứu trong họ thập tự có khả năng chống bệnh ung thư GLS. Glucosinolates cấu trúc gồm một nhóm -d- thioglucose, một nhóm oxim nitro hóa và nhánh là chuỗi của methionine, phenylalanine, tryptophane, hoặc là axit amin phân nhánh. Các nghiên cứu về
hợp chất có hoạt tính sinh học có khả năng chống ung thư trong súp lơ: ảnh
hưởng của sulphoraphane trong ung thư vú của con người, giảm nguy cơ ung thư thông qua việc giảm tác động đến DNA, ảnh hưởng tới sự tăng trưởng tế bào đường ruột và tử vong trong ung thư đại tràng; tác động của
isothiocyanates trên tế bào ung thư bàng quang, khả năng kháng oxi hóa và
giảm stress oxi hóa, cũng như giảm cholesterol ngăn ngừa xơ vữa động mạch,
các bệnh tim mạch, nhiễm trùng HP (Helicobacter pylori).Thí nghiệm in-vitro
và in-vio cho thấy isothiocyanates ảnh hưởng nhiều đến các giai đoạn ung
thư. Nó hoạt động như chất chống oxi hóa trực tiếp hoặc gián tiếp bằng cách cảm ứng enzym ở giai đoạn 2, kiểm soát chu kỳ tế bào, giảm nhiễm trùng HP. Các hợp chất GLS đặc trưng nhất là sulphoraphane, phenethyl isothiocyanate,
allyl isothiocyanate và indole-3-carbinol [29].
Năm 1992 một nhóm các nhà khoa học trường Đại học Johns Hopkins phân lập được một số hợp chất chống ung thư trong bông cải xanh gọi là glucoraphanin, đó là tiền thân của sulforaphane glucosinolate (SGS ). Khi nhai, bông cải xanh tạo ra glucoraphanin và myrosinase, một enzyme được tìm thấy trong một phần khác của tế bào thực vật, mà làm việc với nhau để sản xuất sulforaphane, trong đó, lần lượt, kích hoạt một yếu tố phiên mã , Nrf2 trong tế bào. Sau khi kích hoạt , sau đó Nrf2 translocates đến nhân tế bào, nơi mà nó căn lề tự với yếu tố đáp ứng chất chống oxy hóa trong vùng
promoter của các gen mục tiêu. Các gen mục tiêu có liên quan đến quá trình này sẽ hỗ trợ trong việc điều chỉnh bảo vệ tế bào [80].
Các nhà khoa học của IFR (Institute of Food Research) và John Innes Centre, Anh Quốc đã phát triển giống bông cải xanh mới, Beneforté thông qua phương pháp chọn giống truyền thống. Hàm lượng glucoraphanin gấp hai đến ba lần giống bông cải bình thường, có ích cho sức khỏe và là hợp chất phòng chống bệnh ung thư. Các nhà khoa học của IFR đang nghiên cứu sâu hơn về glucoraphanin áp dụng trong hồi phục sức khỏe con người và mối liên kết giữa việc ăn bông cải xanh với tỷ lệ mắc bệnh tim mạch thấp cũng như giảm thiểu bệnh ung thư. Giống Beneforté đã được khảo nghiệm tại Marks và Spencer vào tháng Mười 2011 [83].
Trong những năm gần đây, nghiên cứu tại trường đại học Johns Hopkins và một số trường đại học khác chỉ ra rằng mầm bông cải xanh là thứ thiên nhiên ban tặng để tránh khỏi bệnh ung thư. Một hợp chất hóa học trong mầm bông cải như là sulforaphane, có thể điều trị hoặc ngăn chặn một số bệnh ung thư, trong đó có tuyến tiền liệt và ung thư vú. Đây là một hợp chất có thể ngăn
chặn sự tăng trưởng của các khối u ác tính. Một nghiên cứu trường đại học
phát hiện ra rằng mầm bông cải xanh có sulforaphane hơn 10 đến 20 lần so
với cây bông cải xanh đã trưởng thành. Nghiên cứu thành phần hóa học trong bông cải xanh tại trường Ðại Học Y Khoa Warwick đã phát hiện hợp chất sulforaphane đã làm cho cơ thể tăng cường hình thành các enzyme bảo vệ các mạch máu, giảm các loại phân tử gây tổn hại tế bào. Chất sulforaphane có trong bông cải xanh có thể chống lại sự phát triển bệnh mạch máu do tiểu đường . Kết quả nghiên cứu trên động vật của trường Ðại Học cho thấy, những động vật ăn bông cải xanh cải thiện được chức năng tim và ít bị tổn thương về cơ tim hơn khi thiếu oxy [81]. Các nhà nghiên cứu cho rằng những lợi ích của bông cải xanh chính là việc nó bổ sung các chất mà giúp tăng
cường các protein bảo vệ tim có tên là thiored [26]. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy, thành phần sulforaphane trong bông cải xanh và mầm của nó có thể tiêu diệt vi khuẩn helicobacter pylori (HP) đây là loại vi khuẩn
chính gây loét dạ dày và phần lớn tác nhân gây ung thư ở đây. Khi nghiên
cứu trên chuột, các nhà khoa học tại Ðại Học Johns Hopkins phát hiện thấy, sulforaphane tiêu diệt được cả vi khuẩn HP vẫn kháng lại kháng sinh thông thường. Hóa chất này có thể tìm và diệt vi khuẩn nằm ngoài lẫn nằm trong tế bào. Ðiều này rất quan trọng vì thông thường, HP hay nằm trong các tế bào lót của niêm mạc dạ dày, khiến bệnh khó lành. Hàm lượng sulforaphane được dùng trong thí nghiệm có thể nhận thấy được bằng cách ăn bông cải xanh hay mầm của nó [14], [41].
1.2.2.2 Ở Việt Nam
Các nhà khoa học Việt Nam đã tìm thấy và chiết xuất được từ rau súp lơ xanh trồng ở Việt Nam hai hoạt chất sulforaphane và Indol-3-Carbinol có
khả năng phòng chống một số loại bệnh ung thư. Kết quả này có được sau
nhiều năm nhóm nghiên cứu của Viện nghiên cứu Thực phẩm Chức năng
(RIFF) thuộc Hội khoa học và Công nghệ Lương thực, Thực phẩm Việt Nam
tiến hành điều tra, phân lập các loại rau cải họ Thập tự (Cruciferous), trong đó
có súp lơ xanh - tên khoa học là Brassica oleracea, trồng ở Việt Nam, nhất là
ở ngoại thành Hà Nội và thị trấn Sapa (tỉnh Lào Cai). Theo RIFF, hai hoạt
chất trên đã được các nhà khoa học trên thế giới khẳng định là có khả năng
kháng ôxy hóa, tiêu diệt vi khuẩn gây viêm loét dạ dày, đường ruột và tuyến
tiền liệt, ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư ở những bộ phận này,
đồng thời giúp điều trị chứng bệnh rối loạn ở da. Giáo sư Lê Doãn Diên, Chủ
tịch Hội đồng khoa học của RIFF, cho biết không phải giống rau cải nào,
sulforaphane và Indol-3-Carbinol. Hiện RIFF đã phân lập, chiết xuất được
khoảng 100g hoạt chất sulforaphane và đang nghiên cứu, phối hợp chất này
với một số chất khác để sản xuất các loại thực phẩm chức năng ngăn ngừa
một số loại bệnh ung thư. Trên cơ sở “sulforaphan nội”, RIFF cũng đã sản
xuất thử nghiệm một số dược phẩm như Sulcuvina, Sulfovina và Sulfocream
có tác dụng làm sạch đường tiêu hóa, chống viêm loét dạ dày, tá tràng, làm
đẹp da và ngăn chặn sự lão hóa, tác động của tia cực tím đối với mắt [82].
Hiện nhiều nước trên thế giới đã sản xuất và đưa ra thị trường nhiều
loại thực phẩm chức năng và dược phẩm có chứa hoạt chất chiết xuất từ rau
súp lơ xanh. Theo Phó Viện trưởng RIFF Trần Hữu Thị, vấn đề cần quan tâm
hiện nay là bảo quản súp lơ xanh sau khi thu hoạch, bởi sulphoraphanes là
chất rất dễ bị phân huỷ, nhất là trong môi trường nhiệt độ cao.
1.2.3 Tình hình tận dụng, nghiên cứu phụ phẩm súp lơ xanh
Tháng 11 năm 2011, các nhà nghiên cứu Trung Quốc C.H. Hu và cộng
sự (2001) đã tiến hành khảo sát hiệu quả sản xuất cũng như chất lượng của
trứng gà khi bổ sung lá súp lơ trong chế độ ăn uống của gà. Kết quả của
nghiên cứu này cho thấy rằng khi tăng lượng lá súp lơ vào chế độ ăn uống của gà thì không có ảnh hưởng tới mức sản xuất trứng cũng như không ảnh hưởng tới chất lượng lòng trắng trứng và vỏ trứng nhưng nó lại ảnh hưởng tích cực đến màu sắc của lòng đỏ và chất lượng của lòng đỏ như giảm hàm lượng cholesterol [27].
Các nhà khoa học nghiên cứu E. Arnaiz và cộng sự (2012) đã tiến hành chiết các AAs trong các dung môi nước, ethanol, methanol-nước từ lá 5 giống súp lơ xanh là Marathon, Naxos, Nubia, Parthenon và Viola, và hàm lượng Aas cao nhất khi sử dụng giống Nubia [33].
Năm 2014, các nhà nghiên cứu đã tiến hành tối ưu hóa quy trình tách và định lượng 12 glucosinolate trong lá súp lơ. Đó là glucoiberin (GIB);
glucoraphanin (GRA); glucoerucin (GER); gluconapin ( GNA);
glucotropaeolin (GTL); glucobrassicin (GBC); gluconasturtiin (GST);
glucoalyssin (ALY); 4-hydroxyglucobrassicin (4-OH); 4-
metoxyglucobrassicin ( 4ME); neoglucobrassicin (NEO); sinigrin (SIN) [20].
Glucoraphanin Glucoiberin
Neoglucobrassicin Glucobrassicin
Gluconapin Glucotropaeolin Gluconasturtiin 4-hydroxyglucobrassicin 4- metoxyglucobrassicin sinigrin
Hình 1.5 Cấu trúc của 12 Glucosinolates trong lá súp lơ [40].
1.2.4 Polyphenol trong súp lơ xanh và tiềm năng ứng dụng
Các nghiên cứu của dịch tễ học chỉ ra rằng có mối liên quan 56% giữa việc tăng tiêu dùng súp lơ xanh và bảo vệ chống lại ung thư. Tác dụng bảo vệ này phần lớn là do sự bổ sung các hợp chất sinh học, trong súp lơ xanh trong
đó bao gồm các vitamin C và E, các flavonol quercetin và kaempferol, các carotenoid b-carotene và lutein, và các glucosinolates [19],[34]. Có 2 hợp chất polyphenol trong thời gian nghiên cứu gần đây có tác dụng dược lý đối với sức khỏe con người đó là sulforaphane và I3c. Sulforaphane là một phân tử trong nhóm isothiocyanate của các hợp chất organosulfur. Là một hoạt chất có khả năng hoạt hoá các gen chống oxy hoá và các enzym trong tế bào miễn
dịch, giúp ngăn ngừa các gốc tự do gây hại tế bào. Nó được tạo ra
khi enzyme myrosinase chuyển hóa glucoraphanin, một glucosinolate, thành sulforaphane trên tác động thương tổn đến thực vật (như bị nhai), cho phép hai hợp chất kết hợp và phản ứng [81].
Sulforaphane Indole-carbinol
Kaempferol Quercetin
Trong y dược, nó còn có khả năng phòng chống một số bệnh ung thư, giúp bảo về da thông qua việc chống tia cực tím.
Trong thực phẩm, polyphenol từ lá súp lơ có thể bổ sung vào các loại
đồ uống tăng cường sức khỏe cũng như chống lão hóa và các bệnh liên quan. Polyphenol trong súp lơ có hoạt tính chống oxi hóa, kháng khuẩn vì vậy có thể dùng trong bảo quản một số loại rau quả dễ bị oxi hóa cũng như các loại rau dễ hư hỏng trong quá trình bảo quản để kéo dài thời gian bảo quản hơn.
Bên cạnh đó, việc sử dụng nhiệt độ cao trong quá trình chế biến súp lơ xanh sẽ làm giảm đi hoạt tính sinh học của một số chất [38].
Nhìn chung, tác dụng kháng oxy hóa của polypenol trong lá có vai trò rất lớn và đặc biệt quan trọng trong các lĩnh vực y học – sức khỏe và thực phẩm.
1.3 Giới thiệu về 3 chủng vi khuẩn
1.3.1 Bacillus cereus
B. cereus là trực khuẩn Gram dương, sinh bào tử, kích thước bào tử không vượt quá kích thước tế bào nên khi sinh bào tử tế bào không bị biến dạng [6].
Điều kiện phát triển:
Nhiệt độ tối thích: 30 – 370C
pH: (4,3 - 9,3), bị ức chế khi có 0,1% acetic acid (pH 5,1)
Phát triển tốt khi có oxy.
Thực phẩm bị nhiễm B. cereus gây bệnh cho người là thịt, hải sản, sản
phẩm ngũ cốc, sản phẩm rau, nhiều loại thảo mộc, gia vị sấy khô, nước sốt, xôi, cơm đĩa. Ở Mĩ, cơm chiên được xem là một trong những nguyên nhân hàng đầu của nhiễm vi khuẩn B. cereus. Chính vì thế mà có người còn gọi
hội chứng cơm chiên. Bào tử B. cereus thường có mặt ở trên ngũ cốc và có thể sống sót khi đun nấu không kỹ. Trực khuẩn còn sống sót phát triển sẽ sinh độc tố.
B.cereus phân bố rộng, trong đất, bụi, không khí, nước... Nó có thể sinh
bào tử và sống sót trong tất cả các giai đoạn của quá trình chế biến. Thực
phẩm chứa > 104 CPU B.cereus/g có thể coi là không an toàn cho sử dụng.
Vi khuẩn này có khả năng gây viêm ruột. Người bị phơi nhiễm vi khuẩn có
thể bị viêm ruột trong vòng 1 đến 6 giờ, và dẫn đến tiêu chảy, ói mửa, đau
bụng trong vòng 6 đến 24 giờ [6].
1.3.2 E.Coli
E.Coli là trực khuẩn Gram âm, hình que ngắn, kích thước trung bình từ 0,5*1-3 hai đầu tròn, di động bằng tiên mao quanh tế bào, đứng riêng lẻ, đôi khi xếp thành chuỗi ngắn, không tạo bào tử, loại có độc lực thì có vỏ bao capsule, loại không có động lực thì không có vỏ bao capsule [1].
Theo hệ thống phân loại của Bergey, vi khuẩn Escherichia coli (E.Coli)
thuộc:
Lớp: Schgzomycetes
Bộ: Eubacteriales
Họ: Enterobacteriaceae
Giống: Escherichia
Loài: Eschierchia Coli
E.Coli là nguyên nhân của gần 25% trường hợp tiêu chảy của trẻ em ở các nước đang phát triển. Hiện tại có 5 loại E.Coli gây bệnh cho người: ETEC, EPEC, EAEC, EIEC, EHEC [1].
ETEC: Đây là nguyên nhân chính gây tiêu chảy mất nước ở trẻ em trên 5 tuổi và người lớn ở các nước đang phát triển. Lây lan chủ yếu ở các
tháng có khí hậu ấm áp do thức ăn và nước uống bị nhiễm. ETEC có 2