a. Nhóm polyphenol (là một phân lớp nhỏ thuộc lớp phenol)
Lớp phenol (hay còn gọi là lớp phenolic) là một lớp các hợp chất hữu cơ bao gồm một hay nhiều nhóm hydroxyl (-OH) gắn với một hay nhiều vòng thơm. Cấu trúc của chúng tương tự các hợp chất dạng rượu nhưng lớp phenol có các thuộc tính duy nhất chỉ chúng có (do nhóm hydroxyl không liên kết với nguyên tử cacbon no). Trong cấu trúc của chúng, vòng thơm kết hợp mạnh với nguyên tử oxy và liên kết tương đối lỏng lẻo giữa nguyên tử oxy này với nguyên tử hydro trong nhóm hydroxyl do đó dễ tách nguyên tử hydro ra khỏi nhóm nên chúng có tính axit tương đối cao (pKa của chúng thông thường nằm trong khoảng 10÷12).
Các hợp chất phenolic thực vật là các sản phẩm bậc hai phân bố rộng rãi trong giới thực vật. Có hơn 8.000 cấu trúc phenolic được tìm thấy, từ các phân tử đơn giản như axit phenolic đến các chất polymer như tannin. Chúng có mặt trong hầu hết các bộ phận của cây nhằm ngăn tác dụng của bức xạ cực tím hoặc ngăn chặn các tác nhân gây bệnh, ký sinh trùng cũng như tạo màu sắc cho thực vật.
Các hợp chất phenolic thực vật như các axit phenolic, các flavonoit và các flavonoit polymer đang ngày càng thu hút được nhiều sự quan tâm do tính chất chống oxy hóa, tác dụng ngừa ung thư và các bệnh liên quan đến tim mạch. Theo các nghiên cứu của dịch tễ học, hấp thụ các hợp chất phenolic sẽ giảm được nguy cơ mắc các bệnh tim mạch ngăn ngừa được bệnh ung thư. Trong đó, các polyphenol là một trong những nhóm nhiều và phổ biến của chất chuyển hóa thực vật có đặc tính chống oxy hóa mạnh, các hiệu ứng đáng tin cậy trong việc phòng ngừa những chứng bệnh căng thẳng oxy hóa. Hơn nữa, các polyphenol còn có phổ rộng các hoạt tính sinh học như chức năng kháng viêm, kháng khuẩn và virus, làm chậm sự phát triển của bệnh ung thư, giảm nguy cơ bệnh tim mạch, bệnh thoái hóa thần kinh, tiểu đường hoặc loãng xương.
Một số polyphenol thực vật tiêu biểu: catechine, flavanone, anthocyanidin, flavones, flavonol, isoflavone, acid hydroxycinnamic, lignin, tachin.
Bảng 1. Các polyphenol chính, nguồn gốc và tính chất của chúng [18] Nhóm polyphenol Ví dụ Nguồn Tính chất Anthocyanidin Cyaniding, delphinidin, malvidin, pelangonidin, peonidin, petunidin và các glycoside của chúng. Trái cây và hoa Các sắc tố tự nhiên. Nhạy cảm với nhiệt độ,
quá trình oxy hóa, độ pH và ánh sáng cao. Hòa tan trong nước.
Catechin Catechin, epicatechin, gallocatechin, epigallocatechin và epigallocatechin gallate. Trà
Nhạy cảm với sự oxy hóa, ánh sáng và độ pH,
có vị se đắng. Hòa tan nhẹ trong
nước. Flavanone Hesperetin, hesperidin, homoeriodictyol, naringenin, naringin. Chanh
Nhạy cảm với sự oxy hóa, ánh sáng và độ pH. Các aglycone không tan
nhưng glycoside tan trong nước. Flavone Apigenin, luteolin,
tangeritin
Trái cây và rau cải
Các sắc tố tự nhiên. Nhạy cảm với sự oxy
hóa, ánh sáng và độ pH; aglycone tan ít nhưng
glycoside tan trong nước. Flavonol Kaempferol, myricetin, quercetin và các glycoside của chúng Trái cây và rau cải
Nhạy cảm với sự oxy hóa, ánh sáng và độ pH;
aglycone tan ít nhưng glycoside tan trong
nước.
Isoflavone Daidzein, genistein, glycitein
Đậu nành và đậu phộng
Nhạy cảm với pH kiềm, có vị se và đắng, có mùi đậu nành, tan trong
nước. Acid
hydroxycinnamic
Acido cafeico, acid ferulic, acid p- coumaric, acid sinapic
Trái cây, gạo, yến
mạch
Nhạy cảm với sự oxy hóa và pH. Hầu hết tan
nhẹ trong nước. Lignan Pinoresinol, podophyllotoxin, ateganacin Lanh, vừng, rau cải
Tương đối bền ở điều kiện bình thường.
Có mùi khó chịu Tan được trong nước. Tachin (proanthocyanidine) Castalin, pentagalloyl, glucose, procyanidin Trà, trái be- ri, rượu vang, sôcôla
Nhạy cảm với nhiệt độ cao và sự oxy hóa.
Có vị se đắng. Tan được trong nước. Đa số các hợp chất pholyphenol đều không bền với nhiệt độ, ánh sáng, oxy, pH do đó nếu bảo quản không tốt chúng sẽ bị giảm hoạt tính.
b. Nhóm carotenoid
Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ tự nhiên có màu vàng, cam hoặc hơi pha đỏ có trong thực vật và các loài sinh vật quang hợp khác như tảo, một vài loài nấm và một vài loài vi khuẩn. Hiện nay, người ta đã tìm được 600 loại carotenoid xếp vào hai nhóm xanthophylls và carotene, trong đó chỉ có 50 loại carotenoid hiện diện trong thực phẩm. Trong máu người chỉ tìm thấy có 15 loại carotenoid và chúng đang được chứng minh có vai trò quan trọng đối với đời sống con người.
Carotenoid không phải là tên riêng của một chất nào mà là tên của một nhóm các hợp chất có công thức cấu tạo tương tự nhau và tác dụng bảo vệ cơ thể
cũng tương tự nhau. Các loại carotenoid phổ biến: beta–carotenoid, lycopen, lutenin, zeaxanthin,… Trong đó, beta–carotenoid khá quen thuộc, là tiền chất của vitamin A khi vào cơ thể nó được chuyển hóa thành vitamin A với tỷ lệ 1mcg beta-carotenoid thì được 0,167mcg vitamin A. Nhưng ngoài những tác dụng giống vitamin A nó không hề gây độc tính quá nhiều như vitamin A và điều đặc biệt là beta-carotenoid khử các gốc tự do tốt hơn vitamin A. Trên 50 công trình dịch tễ học được thực hiện trong mấy thập niên gần đây đã chứng minh tỷ lệ beta- carotenoid trong thức ăn gắn liền với việc giảm nguy cơ của nhiều căn bệnh ung thư. Ngoài ra, nó còn giúp làm trẻ hóa làn da, giảm tử vong do bệnh tim mạch,… Các loại thực phẩm có hàm lượng cao beta-carotenoid như gấc với kỷ lục 91,6mg%, cà rốt 5mg%,…
c. Nhóm vitamin
Vitamin E là chất chống oxy hóa chiến lược nhất hiện nay. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tập trung vào vitamin E. Các thực phẩm có nguồn gốc thực vật giàu vitamin E như đậu xanh (4÷6mg%), xà lách (3mg%), lạc, lúa mì, ngô hạt, cà rốt,… Đặc biệt, có rất nhiều trong mầm các loại hạt: giá đỗ xanh, giá đỗ tương, mầm hạt ngô, mầm lúa mì (25mg%),… Vitamin E cũng có trong thực phẩm có nguồn gốc động vật: trứng gà, thịt bò, cá mè,… Vitamin E có vai trò chống oxy hóa thông qua việc loại trừ sự oxy hóa các lipid và sự xuất hiện các gốc tự do làm phân hủy các acid béo chưa bão hòa. Ngoài ra, vitamin E còn có tác dụng rất rõ trong việc phòng bệnh tim mạch, giảm sự mỏi mệt, suy nhược.
Vitamin C xuất hiện phổ biến trong các loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật: rau ngót (185mg%), cần tây (150mg%), rau đay (77mg%), súp lơ, cà chua, su hào, mồng tơi, rau muống,… Nó cũng có trong một số trái cây như: bưởi (95mg%), xoài (60mg%), nhãn (58mg%), cam, chanh, quất,… Vitamin C rất hiệu quả trong khử gốc tự do trong môi trường nước, máu, bào tương,… Ngoài ra, vitamin C giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì sức đề kháng của cơ thể, khi thiếu nó nhiều phản ứng miễn dịch sinh học của cơ thể giảm xuống. Vitamin C tham gia vào nhiều quá trình chuyển hóa quan trọng trong cơ thể, chuyển hóa vitamin C có liên quan tới nhiều vitamin khác, nó cũng bảo vệ vitamin E tránh sự oxy hóa.
d. Peptide
Peptide là một chuỗi các amino acid tương tự như protein nhưng ngắn hơn. Peptide được chiết xuất từ các amino acid có nguồn gốc tự nhiên, chúng kích thích sản xuất collagen và làm tăng tác dụng của chất chống oxy hóa. Trong cơ thể động vật và thực vật peptide làm nhiệm vụ bảo vệ cơ thể. Loại peptide đầu tiên phải kể đến ở động vật có xương sống là các peptide kháng thể trong máu, chúng là những yếu tố nhận biết đắc lực các tác nhân virus và các vật thể lạ xâm nhập vào cơ thể và để loại trừ chúng ra khỏi cơ thể. Ngoài ra, trong máu động vật còn có các interferon với nồng độ nhỏ có khả năng chống lại sự xâm nhiễm của virus và các peptide chống chảy máu như fibrin. Trong cơ thể động vật và thực vật đều tồn tại một hợp chất có bản chất peptide làm nhiệm vụ bảo vệ đó là lectin. Vì có khả năng liên kết đường một cách đặc hiệu và chọn lọc nên lectin có thể tủa được các tác nhân hay tế bào lạ có cấu trúc đường xâm nhập vào cơ thể để bảo vệ cơ thể.
e. Selen
Selen (tên Latinh selenium) là nguyên tố hóa học thuộc nhóm VI trong
bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố Mendeleyev. Selen có nhiều trong cá biển và sau đó là các loại thực phẩm: lòng đỏ trứng, dầu ô liu, gan động vật, các hạt ngũ cốc nguyên hạt và nấm ăn,…
Các công trình nghiên cứu cuối thế kỷ 20 cho thấy selen có vai trò đặc biệt trong khử các gốc tự do. Giáo sư G. Simonoff, người Pháp (giảng viên môn vật lý nguyên lý hạt nhân thuộc viện Đại học Bordeaue) đã ví von: Selen chính là “tay gián điệp” săn lùng những “trái bom” các gốc tự do để “tháo ngòi nổ” hữu hiệu nhất. Selen ngoài tác dụng hoạt hóa vitamin E (giúp vitamin E “bẫy” các gốc tự do một cách hiệu quả), còn có mặt trong một số enzyme dọn sạch lipo– peroxide ngăn cản sự sản sinh các gốc tự do thứ cấp.
f. Các alkaloid
Theo định nghĩa của Polonopski: alkaloid là những hợp chất hữu cơ có chứa nito, đa số có nhân dị vòng, có phản ứng kiềm, thường gặp trong thực vật và đôi khi có trong động vật, thường có dược tính mạnh và cho những phản ứng với một số thuốc thử chung của alkaloid. Alkaloid phổ biến trong thực vật tập
trung ở một số họ: Apocynaceae (họ Trúc Đào) có gần 800 alkaloid, Papaveraceae (họ Thuốc phiện) gần 400 alkaloid, Fabaceae (họ Đậu) có 350 alkaloid, Solanaceae (họ Cà) có gần 200 alkaloid và có trong một số loại nấm. Ở động vật thì tìm thấy các alkaloid trong tuyến da của loài kỳ nhông: alkaloid sanandarin, samandardin, samanin. Bufotenin, bufotenidin, dehydrobufotenindin lấy từ nhựa cóc. Trong cây có nhiều loại alkaloid khác nhau, loại nào có hàm lượng cao thì được coi là alkaloid chính của cây và chúng chỉ tập trung ở một số bộ phận nhất định. Các alkaloid ở trong các cây cùng một họ thực vật thường có cấu tạo rất gần giống nhau. Hàm lượng alkaloid trong cây rất thấp, có khi chỉ có 1÷3% cũng được coi là khá cao. Trong cây alkaloid ít khi ở trạng thái tự do (alkaloid base) mà thường ở dạng muối của các acid hữu cơ như citrate, tactrat, oxalat, acetat,… Có một số ít trường hợp alkaloid kết hợp với đường tạo ra dạng glycoalkaloid như solasonin và solamacgin trong cây Cà lá xẻ (Solanum
laciniatum).
Công dụng của alkaloid rất đa dạng và phong phú, tùy theo từng loại alkaloid. Tác dụng mạnh nhất của alkaloid là nên hệ thần kinh như kích thích thần kinh trung ương (strychnine, caffeine), ức chế hệ thần kinh trung ương (morphin, codeine), kích thích thần kinh giao cảm (pilocarpin), liệt phó giao cảm (atropine), gây tê (cocaine), tác dụng hạ huyết áp (reserpine, serpentine). Tác dụng chống ung thư như: taxol, vinblastine, vincristine. Tác dụng diệt ký sinh trùng, diệt khuẩn: quinine, berberine, arecoline, emetine,... Ngoài ra, còn một vài alkaloid có khả năng chống oxy hóa rất cao.
Điểm cần nhớ là các chất chống oxy hóa cộng tác với nhau để loại trừ gốc tự do. Mỗi chất chống oxy hóa có tác dụng riêng với từng loại gốc tự do ở mỗi tế bào. Cho nên các chất chống oxy hóa đều có giá trị như nhau.