OH OH OH HO Leucodelphinidin O OH OH OH OH HO OH
Ngoài trạng thỏi tự do, leucoanthocyanidin cũn cú dạng glycozit. Hàm lượng của chỳng trong lỏ chố rất ớt so với hàm lượng của hợp chất catechin.
Qua nghiờn cứu người ta cho thấy rằng, cỏc chất leucoanthocyanidin là hợp chất trung gian giữa catechin và anthoxanthin.
O OH OH OH OH HO O OH OH OH OH HO O OH OH OH OH HO OH O
Catechin Leucocyanidin Quercetin
2.5. Cỏc axit phenol cacboxilic
Axit phenol cacboxilic là nhúm chất tự nhiờn cú trong thực vật. Đặc điểm của nhom chất này là trong phõn tử cú chứa nhúm phenol và nhúm cacbonyl. Trong lỏ chố đó tỡm thấy nhiều loại axit phenol cacboxylic khỏc nhau, một trong số đú tham gia vào
thành phần cấu tử của tanin, tạo vị độc đỏo nhưng làm lượng của chỳng thấp. Chất đon giản và tiờu biểu nhất là axit gallic, sau đú là axit metadigallic, axit ellagic…
O HO OH OH OH OCO OH OH COOH HO HO HO O O OH OH O O HO HO
Axit gallic Axit metadigallic Axit ellagic
III. TÁC DỤNG SINH HỌC VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA CHẩ 1. Tỏc dụng sinh học của hợp chất polyphenol chố xanh
1.1. Tỏc dụng chống oxy húa của Flavonoit [5, 21, 23, 29, 34, 40, 44, 46]
Một trong những cơ sở sinh húa quan trọng nhất để flavonoit thể hiện được hoạt tớnh sinh học của chỳng là khả năng kỡm hóm cỏc quỏ trỡnh oxy húa dõy chuyền sinh ra bởi cỏc gốc tự do hoạt động. Quỏ trỡnh này diễn ra theo cơ chế gốc. Tuy nhiờn, hoạt tớnh này thể hiện mạnh hay yếu phụ thuộc vào đặc điểm cõu tạo húa học của từng chất flavonoit cụ thể. Bản chất của quỏ trỡnh đuợc giải thớch như sau:
a. Sự hỡnh thành cỏc gốc tự do
Cỏc dạng oxy (RSO) và nitơ phản ứng (RNS) là những dạng oxy và nitơ hoạt động. Chỳng bao gồm cỏc gốc tự do như ion superoxit (O2∙), gốc hydroxyl (OH∙) và gốc nitơ oxit (NO∙) cũng như cỏc dạng khụng gốc như hydroperoxit (H2O2), oxy đơn bội (1O2) và axit nitơ (HNO2)
Theo nghiờn cứu của cỏc nhà sinh học như Harman (1984); Wolford (1983); Tauban (1986) đó đồng kết luận rằng phần lớn cỏc gốc tự do tạo thành trong cơ thể con người là do quỏ trỡnh phản ứng sinh húa trong cơ thể như quỏ trỡnh oxy húa phõn tử, chỳng cú thể nối kết với nhau và phỏ hủy cỏc tế bào xung quanh. A.L Stoll giải thớch thờm rằng cỏc gốc tự do cú trong cơ thể con người là do cơ thể sản sinh trong tiến trỡnh tự nhiờn, do tế bào oxy húa để tạo năng lực hoạt động.
Ngoài cỏc gốc tự do sinh ra trong quỏ trỡnh sinh lý bỡnh thường, cơ thể cũn bị ảnh hưởng của cỏc dạng oxy hoạt động phỏt sinh bởi cỏc yếu tố bờn ngoài như ỏnh sỏng mặt trời, tia X, phúng xạ và chất húa học nhu thuốc xịt chất sỏt trựng, thuốc ướp xỏc chết (formaldehyde), toluen, benzen được tỡm thấy nhiều trong chất lỏng tẩy rửa, trong
nước sơn và trong cỏc vecni đỏnh búng gỗ, nú cũng do nguồn thức ăn, thức uống mang đến như chiờn, nướng, rượu …
Vỡ cỏc gốc tự do cú điện tử vũng ngoài lẻ nờn khụng bền vững, do đú chỳng phải kết hợp với một nguyờn tử khỏc để cú số điện tử vũng ngoài chẵn bền vững. Tuy nhiờn, sự bền vững này chỉ trong chốc lỏt, vỡ chớnh nú lại tạo ra một nguyờn tử khụng chọn vẹn khỏc và tiếp tục kết hợp với một nguyờn tử khỏc, và cứ thế tiếp tục chu kỳ bất tận khiến cho cỏc phõn tử khỏc bị hư hại, làm mất cỏc chức năng vốn cú của nú. Ứng vơi thời kỳ này, cỏc cơ quan tổ chức bị phỏ hoại nghiờm trọng, gõy nờn những biến đổi bệnh lý như ung thư, hoại tử, rối loạn tiờu húa … Đến giai đoạn dập tắt mạch, cỏc gốc phản ứng với nhau tạo ra những sản phẩm bền, trung tớnh, vớ dụ như:
R1• + R2• → R1 – R2
Hậu quả là xảy ra quỏ trỡnh polyme húa. Thớ dụ, ở người già, cỏc tổ chức bị sơ chai, khụng mềm mại, bởi vỡ phản ứng gốc tự do đó làm cho cỏc gốc liờn hợp lại với nhau.
Do đú, cỏc gốc tự do được xem như là một cặn bó trong tiến trỡnh sản xuất, tạo ra sự sơ cứng động mạch, làm hư hại cấu trỳc sinh húa AND, và làm nguy hại cỏc màng của cỏc tế bào… Chất này luõn chuyển trong mỏu, hiện hữu khắp nơi trong cơ thể, với một số lượng khổng lồ, biến đổi liờn tục, mà khoa học hiện đại khỏm phỏ rằng chớnh nú là nguyờn nhõn tàn phỏ cơ thể con người.
b. Tỏc dụng chống oxy húa của flavonoit
Trong cơ thể con người cú sẵn một vài enzym dựng để bảo vệ và ngăn ngừa nhiều loại gốc tự do làm nguy hại tế bào như: superoxit dismutaza (SOD), phõn húa tố (catalaza) trong nhiều tế bào (như hồng cầu và gan) hoặc glutathione periodaza. Tuy nhiờn vỡ số lượng gốc tự do trong cơ thể quỏ nhiều nờn phải nhờ đến những chất chống oxy húa từ ngoài vào cơ thể theo dạng thức ăn, thuốc uống … Ngày nay, nhiều nhà húa – sinh học cho rằng flavonoit là chất chống oxy húa lý tưởng đối với con người.
Khi đưa flavonoit vào cơ thể sẽ sinh ra gốc tự do bền vững hơn cỏc gốc tự do đước hỡnh thành trong quỏ trỡnh bệnh lý (viờm nhiễm, ung thư, lóo húa…) chỳng cú khả năng giải tỏa cỏc điện tử trờn mạch vũng của nhõn thơm và hệ thống nối đụi liờn hợp, làm triệt tiờu cỏc gốc tự do hoạt động. Cỏc gốc tự do tạo nờn bởi flavonoit phản ứng với cỏc gốc tự do hoạt động và trung hũa chỳng nờn khụng tham gia vào daay
chuyền phàn ứng oxy húa tiếp theo. Kết quả là hạn chế quỏ trỡnh bệnh lý do cắt đứt dõy chuyền phản ứng oxy húa.
Vớ dụ: Khi ở dạng quinon hoặc semiquinon, flavonoit loại trừ gốc tự do hoạt động theo cơ chế sau:
O O O O. + R. + R. O. OR OR OR
Kết quả là hai gốc R• bị triệt tiờu và tạo thành sản phẩm khụng gốc. Khi flavonoit ở dạng hydroquinon, phản ứng cũng xảy ra tương tự:
RO2• + Ar – OH → RO2H + ArO•
Như vậy cỏc gốc tự do phenol bền vững sẽ thay thế cỏc gốc tự do kộm bền vững trong phản ứng peroxy húa nờn dõy chuyền phản ứng sẽ bị cắt đứt. Vỡ vậy cỏc nhà húa học và sinh học gọi cỏc “gốc tự do bền vững” này là “những tỏc nhõn thu gọn và hủy diệt” cỏc gốc tự do độc hại bảo vệ cơ thể.
Ngoài cơ chế trờn, flavonoit cũn kỡm hóm sự phỏt triển cỏc gốc tự do hoạt động do cú khả năng tạo phức với cỏc ion kim loại chuyển tiếp như Fe++, Cu++ … để chỳng khụng thể xỳc tỏc cho phản ứng Fenton sinh ra cỏc gốc như OH•, 1O2.
Tỏc dụng chống oxy húa của flavonoit đó được nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu chứng minh và được ứng dụng nhiều trong y học ngày nay.
1.2. Tỏc dụng đối với enzyme [5]
Cỏc flavonoit cú khả năng tỏc động đến hoạt động của nhiều hệ enzym động vật trong cỏc điều kiện in vitro và in vivo. Khả năng tương tỏc với protein là một trong những tớnh chất quan trọng nhất của cỏc hợp chất phenol, quyết định hoạt tớnh sinh học của chỳng. Phản ứng xảy ra giữa nhúm oxiphenolic và oxicacbonyl của cỏc nhúm peptit để tạo thành liờn kết hydro.
CO NH
H O R
Tớnh bền vững của liờn kết phụ thuộc vào số lượng và vị trớ cỏc nhúm –OH và kớch thước phõn tử của hợp chất phenol.
Cỏc chất phenol núi chung khi ở dạng oxy húa (quinon) cú khả năng liờn kết với nhúm sulfihydril (1) và nhúm (-NH) của lysin hoặc axit asparaginic (2) trong phõn tử protein enzym. (1) R O O + R’ – SH OH S R R' OH Quinon Protit (2) R O O + R’ – NH2 OH NH R R' OH Quinon Protit
Tuy nhiờn, cú nhiều tỏc giả cho rằng giữa phenol và nhúm amin của protein khụng cú vai trũ chớnh trong việc làm thay đổi hoạt tớnh enzym. E.Vaichkh và U.Gluz đó nghiờn cứu quỏ trỡnh tiờp nhận một số chất polyphenol và ti thể của gan chuụt và kết luõn răng: sự liờn kết của cỏc polyphenol với cỏc protein thường kốm theo những thay đổi cấu hỡnh của phõn tử protein enzym, bởi vậy một số polyphenol cú hiệu ứng dị lập thể (chất điờu hũa dị lõp thể) đối với nhiều enzym trong tế bào động thực vật.
Flavonoit cú tac dụng lờn nhiều enzym động vật như: protein-tyrozin kinaza, protein kinaza, lipooxygenaza và cyclooxigenaza, phospholypaza AND topoizomeza; glutation S transferaza; aldoz reductaza; monoamin oxidaza; pyruvat kinaza; aldehyt và alcohol dehydroganaza; amylaza; ARN polymeraza; AND polymeaza; AND ligaza I ở người; ribonucleaza; hệ cytocrom P450; elastaza; nitric oxit syntaza; …
Bản thõn cỏc chất flavonoit khi ở trong cơ thể động vật cú thể tồn tại ở dạng oxi húa hoặc dạng khử và chịu nhiều biến đổi phức tạp khỏc nhau cho nờn cú thể trong cỏc điều kiện khỏc nhau nú sẽ thể hiện hoạt tớnh sinh học khỏc nhau: kỡm hóm hoặc kớch thớch hoạt động enzym, hoặc kớch thớch cú mức độ và điều kiện.
Nhờ tỏc dụng sinh học đối với enzym mà cỏc flavonoit cú khả năng ức chế sự phỏt triển của tế bào ung thư, mau chúng làm lành vết thương, giảm cỏc nguy cơ về bệnh tim mạch…
1.3. Tỏc dụng khỏng sinh, chống viờm nhiễm [5]
Tỏc dụng chống viờm nhiễm và khỏng khuẩn của flavonoit đó được nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu trờn thế giới chứng minh. Về tỏc dụng khỏng khuẩn, một số tỏc giả nghiờn cứu tỏc dụng của 24 anthocyanin, leucoanthocyanin và axit phenolic lờn vi khuẩn Salmonella và thấy cú tỏc dụng kỡm hóm rừ rệt. Hầu hết cỏc chất này cú khả năng kỡm hóm sự hụ hấp hay phõn chia của vi khuẩn khi cú mặt glucoza. Thỏng 8/1996, giỏo sư T.Shimamura cụng tỏc tại trường đại học y khoa Showa (Nhật Bản) đó cú cụng trỡnh diễn thuyết về “tỏc động diệt khuẩn E-coli-157” tại hội thảo chuyờn đề về diệt khuẩn của chố xanh. Hợp chất Catechin tạo nờn vị đắng của chố xanh cú cụng dụng hữu hiệu trong việc tiờu diệt hầu hết cỏc loại vi khuẩn gõy ngộ độc thực phẩm và giải trừ luụn những độc tố do vi khuẩn tiết ra cụ thể đõy là độc tố Veratoxin của Ecoli- 157. Nếu uống chố xanh trong và sau bữa ăn sẽ phỏt huy được cơ chế chất catechin tiờu diệt tế bào vi khuẩn. Trong cỏc thử ngiệm này chố xanh được ngõm trong nước muối để tạo ra hợp chất pha loóng nồng độ 2.5 ữ 5 % so với chố bỡnh thường. Cũn khi ngõm bới nước núng chất catechin được giải thể nhiều hơn nờn tỏc động diệt khuẩn cũng được cải thiện.
Tỏc dụng khỏng virut của flavonoit cũng đó được khẳng định. Chang-Qi Hu và cỏc cộng sự đó nghiờn cứu khả năng ức chế virut HIV ở tế bào H9 của 35 flavonoit chiết xuất từ thực vật và tổng hợp đó thấy rằng cỏc hợp chất cú nối đụi ở vị trớ C-2, C- 3 và chứa nhúm –OH ở C-5 và C-7 thể hiện hoạt tớnh cao hơn. Sự cú mặt của cỏc nhúm thế hydroxi hoặc halogen ở vũng B thường làm giảm hoạt tớnh. Trong cỏc dũng tế bào người, Herpesvirut hominis bị kỡm hóm bởi quercetin ở nồng độ 300μg/ml, nhưng khụng kỡm hóm bởi rutin hay dihydroquercetin. Khi thờm quercetin vào virut gõy bệnh ở người, virut sẽ bị kỡm hóm nếu nú cú vỏ bọc và chết nếu khụng cú vỏ bao bọc bảo vệ.
Cỏc nghiờn cứu về cơ chế tỏc dụng khỏng sinh của flavonoit cũn rất ớt và cú thể theo một số giả thiết sau:
- Falvonoit ức chế enzym transpeptidaza làm cho mucopeptit – yếu tố đảm bảo cho thành tế bào vi khuẩn vững chắc khụng khụng tổng hợp được.
- Gắn lờn màng nguyờn sinh chất của vi khuẩn, làm thay đổi tớnh thẩm thấu chọn lọc của màng nguyờn sinh chất. Vỡ vậy làm cho một số chất cần thiết cho đời sống vi khuẩn như nucleotit, pyrimidin, purin lọt qua màng nguyờn sinh chất ra ngoài.
- Tỏc động lờn quỏ trỡnh tổng hợp protein của vi khuẩn theo hai kiểu: phong bế mạch peptit của vi khuẩn bằng cỏch phong bế enzym transferaza chuyển axit amin từ ARN vào mạch làm mạch khụng kộo dài thờm được hoặc tạo ra protein bất thường vụ dụng với đời sống của vi khuẩn làm chỳng khụng sử dụng được.
- Ức chế tổng hợp axit nucleic.
- Flavonoit cú thể tỏc dụng với AND khuụn, ức chế tổng hợp ARN của vi khuẩn.
1.4. Tỏc dụng đối với ung thư [25, 26, 47]
Y học hiện đại ngày càng phỏt triển, cựng với sự phỏt triển của khoa học cụng nghệ, việc tỡm kiếm phương thuốc cú tỏc dụng với bệnh ung thư rất được quan tõm nghiờn cứu. Trong cỏc hướng nghiờn cứu nhằm tỡm ra hợp chất cú khả năng chống ung thư, flavonoit là một trong những chất được quan tõm bởi chỳng là những chất cú hoạt tớnh chống oxy húa cao, tỏc dụng với nhiều hệ enzym và ớt độc với cơ thể. Khi đưa vào cơ thể sống, flavonoit cú thể tỏc động lờn cỏc biến đổi sinh húa học bằng xahchs trực tiếp hay giỏn tiếp thụng qua hoạt động của cỏc enzym hay hệ thần kinh, nội tiết… Cỏc kết quả thực nghiệm cho thấy một số flavonoit cú tỏc dụng chống ung thư thụng qua khả năng hoạt húa cỏc enzym gan cú nhiệm vụ chuyển húa cỏc chất gõy ung thư. Những sản phẩm chuyển húa thường cú tớnh gõy ung thư thấp. Ngoài ra, cỏc flavonoit cũn tham gia trong việc phũng chống ung thư bằng khả năng chống oxy húa, loại trừ cỏc gốc tự do cú thể gõy tổn hại tế bào, làm cho tế bào cú những biến đổi ỏc tớnh.
1.5. Cỏc tỏc dụng khỏc của chố xanh [5]
- Chống lại bệnh suy thoỏi về tim mạch - Làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiền liệt tuyến - Làm cho hơi thở thơm hơn
- Giỳp con người cú được một trớ nhớ tốt và lõu, chống lại bệnh Alzheimer
2. Ứng dụng của chố xanh trong sản suất thực phẩm [12]
Nhờ cỏc tỏc dụng quý giỏ trờn, chố xanh đó trở thành nguyờn liệu quan trọng để chế biến nhiều loại thức ăn đồ uống khỏc nhau ở rất nhiểu nước trờn thế giới. Phần lớn lỏ chố xanh được sử dụng làm đồ uống. Tuy nhiờn, ngày nay khunh hướng sử dụng chố xanh trong chế biến thức ăn rất được phỏt triển. Cỏc loại bỏnh kem trà xanh, bỏnh gatụ trà xanh, kem trà xanh, thạch trà xanh, mỳ ăn liền trà xanh (Hỡnh 1.9), sandwich trà xanh đang được tiờu thụ mạnh ở cỏc nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Anh, Mỹ, Úc. Trung Quốc và Việt Nam cú cỏc loại bỏnh nướng chố xanh, bỏnh dẻo chố xanh… Tuy nhiờn, Nhật Bản vẫn là nước cú nhiều loại đồ uống và thức ăn được chế biến từ chố xanh
Mỳ ăn liền trà xanh Bỏnh mỡ trà xanh
Bỏnh mỡ trà xanh Kem trà xanh
Hỡnh 1.12: Một số sản phẩm bổ sung chố xanh
IV. TèNH HèNH NGHIấN CỨU VÀ SẢN XUẤT POLYPHENOL [11]
Với cỏc kết quả nghiờn cứu về tỏc dụng y học của polyphenol từ chố xanh, hỡnh thành trào lưu trờn thế giới sử dụng cỏc chế phẩm polyphenol chiết xuất từ chố xanh, sau đú được phối chế thành thuốc dạnh viờn với cỏc thành phần khỏc như caroten, vitamin E, cỏc loại chất chống oxy húa khỏc. Cỏc chế phẩm này được sản xuất nhiều tại Trung Quốc, Nhật và một số cụng ty của Mỹ. Giỏ trị của sản phẩm tựy thuộc hàm lượng polyphenol tổng số và cấu tử chớnh được coi là cú hoạt tớnh sinh học tốt nhất là
Epigallocatechingallate. Hàm lượng catechin trong thương phẩm từ 60-98%, trong đú cụng bố rừ hàm lượng Epigallocatechingallate.
Cú rất nhiều chế phẩm từ dịch chiết chố xanh với hàm lượng polyphenol lớn từ 23%, 83%, 95% đến 100% được sản xuất và tiờu thụ trờn thế giới. Cỏc hóng cung cấp bột chố hàng đầu thế giới hiện nay là: Hiệp hội Life Extention (Mỹ), Những người yờu chố xanh Green Tea Lovers (Nhật), cụng ty ITO EN (Nhật) và Nutrimart (Mỹ), Taiyo International (Nhật) …
V. TRÍCH LY POLYPHENOL TỪ CHẩ XANH 1. Trớch ly rắn - lỏng [10, 6]
1.1. Định nghĩa
Quỏ trỡnh hũa tan một hoặc một số cấu tử của chất rắn bằng một chất lỏng gọi là quỏ trỡnh trớch ly rắn lỏng.
Quỏ trỡnh trớch ly dựa vào tớnh chất của cỏc chất cú nồng độ khỏc nhau, khi chỳng tiếp xỳc thỡ khuếch tỏn lẫn nhau nghĩa là thõm nhập từ pha này sang pha khỏc. Quỏ trỡnh khuếch tỏn tuõn theo định luật Fick I và II. Theo định luật Fick I thỡ khuếch tỏn là một quỏ trỡnh chuyển chất trong khụng gian dẫn đến san bằng nồng độ trong toàn hệ.