BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
---  ---

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THU NHẬN HỢP CHẤT PHENOLIC TỪ CỦ CẢI
TRẮNG RAPHANUS SATIVUS L.VỚI SỰ HỖ
TRỢ CỦA ENZYME CELLULASE
GVHD: ThS. Trƣơng Hoàng Duy
ThS. Ngụy Lệ Hồng
SVTH: Nguyễn Lƣơng Phúc Duyên
Trịnh Thúy Giàu

Tp. HCM, tháng 8 năm 2016

12151621
12134661


Trƣờng Đại học Công nghiệp Tp. HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ
SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MÔN:

HỌ VÀ TÊN: Nguyễn Lƣơng Phúc Duyên
Trịnh Thúy Giàu

MSSV: 12151621
12134661

NGÀNH: Công nghệ thực phẩm

LỚP: DHTP8B.

1. Đầu đề luận án: Thu nhận hợp chất phenolic từ củ cải trắng Raphanus sativus L. với
sự hỗ trợ của enzyme cellulase
2. Nhiệm vụ:
+ Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu:nƣớc
+ Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian ủ enzyme
+ Khảo sát ảnh hƣởng của pH
+ Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ ủ enzyme
+ Khảo sát nồng độ enzyme
Tối ƣu hóa các yếu tố trên để cho ra kết quả trích ly có xử lý enzme hiệu quả nhất
3. Ngày giao nhiệm vụ luận án: 1/11/2015
4. Ngày hoàn thành nhi ệm vụ: 15/6/2016
5. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn

Phần hƣớng dẫn:

ThS. Trƣơng Hoàng Duy

....................................

Nội dung và yêu cầu LATN đã đƣợc thông qua Bộ môn

Ngày …. tháng …. Năm …………
Ngƣời duyệt (chấm hồ
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
sơ):.......................................... Đơn
(Ký và ghi rõ họ tên)

PHẦN DÀNH CHO VIỆN

vị:...................................................
...................... Ngày bảo
vệ:...................................................
............. Điểm tổng kết:
........................................................
..... Nơi lƣu trữ luận án:
.....................................................

NGƢỜI HƢỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên)


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................

............................................................................................................
............................................................................................................
Tp.HCM, ngày tháng

năm 2016

Giáo viên hƣớng dẫn

i


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
Tp.HCM, ngày tháng

năm 2016

Giáo viên phản biện


ii


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp này ngoài sự cố gắng của các thành viên
trong nhóm, chúng em đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ phía Nhà trƣờng
và gia đình.
Trƣớc hết chúng em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới cô Nguyễn Thị Minh
Nguyệt, thầy Trƣơng Hoàng Duy, cô Ngụy Lệ Hồng và cô Phạm Thị Kim Ngọc đã
hƣớng dẫn tận tình cũng nhƣ hỗ trợ hóa chất, dụng cụ cho chúng em trong suốt thời
gian thực hiện đề tài đồ án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô Viện Công nghệ Sinh học và Thực
phẩm nói riêng và các Thầy Cô của Trƣờng đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí
Minh đã giảng dạy, chỉ bảo chúng em trong quá trình học tập để chúng em có thể nắm
vững những kiến thức cơ sở cũng nhƣ chuyên ngành, tạo điều kiện áp dụng tốt những
kiến thức đó trong đề tài.
Qua đây chúng em cũng xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên,
khích lệ và giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian qua.
Nhóm Sinh viên thực hiện

iii


MỤC LỤC
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 1
1.1. Giới thiệu về củ cải...................................................................................................1
1.1.1. Phân loại và đặc điểm hình thái.............................................................................1
1.1.2. Thành phần hóa học của củ cải..............................................................................2
1.1.3. Ứng dụng của củ cải ..............................................................................................3
1.2. Hợp chất phenolic.....................................................................................................4

1.2.1. Giới thiệu hợp chất phenolic .................................................................................4
1.2.2. Phân loại phenolic ................................................................................................4
1.2.3. Hoạt tính của hợp chất phenolic ............................................................................6
1.3. Tổng quan về enzyme cellulase..............................................................................10
1.3.1. Định nghĩa ...........................................................................................................10
1.3.2. Phân loại ..............................................................................................................10
1.3.3. Cấu tạo của enzyme cellulase..............................................................................12
1.3.4. Cơ chế xúc tác .....................................................................................................12
1.3.5. Các yếu tố ảnh hƣởng hoạt tính của enzyme .......................................................14
1.4. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ........................................................................16
1.4.1. Nghiên cứu trong nƣớc ........................................................................................16
1.4.2. Nghiên cứu ngoài nƣớc .......................................................................................19
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................
21
2.1. Thời gian, địa điểm thực hiện.................................................................................21
2.2. Nguyên vật liệu.......................................................................................................21
2.2.1. Nguyên liệu..........................................................................................................21
2.2.2. Hóa chất ...............................................................................................................21
2.2.3. Trang thiết bị .......................................................................................................22
2.3. Quy trình nghiên cứu và bố trí thí nghiệm .............................................................23
iv


2.3.1. Quy trình nghiên cứu ...........................................................................................23
2.3.2. Bố trí thí nghiệm..................................................................................................23
2.4. Phƣơng pháp phân tích ...........................................................................................27
2.4.1. Xác định hàm lƣợng chất khô trong mẫu ...........................................................27
2.4.2. Xác định hàm lƣợng tro ......................................................................................28
2.4.3. Xác định hàm lƣợng lipid ................................................................................28
2.4.4. Xác định hàm lƣợng protein tổng ...................................................................30

2.4.5. Xác định hàm lƣợng đƣờng khử .....................................................................32
2.4.6. Xác định hàm lƣợng Phenolic tổng ....................................................................33
2.4.7. Xác định hàm lƣợng flavonoid tổng ...................................................................35
2.4.8. Khả năng khử gốc tự do ABTS của dịch chiết ....................................................36
2.5. Phƣơng pháp xử lí số liệu .......................................................................................38
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................
39
3.1. Kết quả phân tích chỉ tiêu có trong mẫu.................................................................39
3.2. Kết quả khảo sát quá trình trích ly kết hợp với xử lí enzyme ................................39
3.2.1. Kết quả khảo sát tỉ lệ nguyên liệu: nƣớc có xử lí enzyme...................................39
3.2.2. Kết quả khảo sát thời gian xử lí enzyme .............................................................42
3.2.3. Kết quả khảo sát pH quá trình xử lí enzyme .......................................................44
3.2.4. Kết quả khảo sát nhiệt độ xử lí enzyme ..............................................................47
3.2.5. Kết quả khảo sát nồng độ enzyme trong quá trình xử lí enzyme ........................50
3.2.6. Kết quả khảo sát tối ƣu ........................................................................................53
CHƢƠNG 4:KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ..................................................................... 57
4.1. Kết luận...................................................................................................................57
4.2. Kiến nghị ................................................................................................................57
PHỤ LỤC ....................................................................................................................xvii

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
TPC (total phenolic contents): hàm lƣợng phenolic tổng
TFC (total flavonoid contents): hàm lƣợng flavonoid
tổng
ABTS: 2, 2'-Azino-Bis-3-Ethylbenzothiazoline-6-Sulfonic Acid
ROS: dẫn xuất dạng khử của oxy phân tử
RNS: dẫn xuất dạng khử của nitơ phân tử


vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của củ cải .......................................................................2
Bảng 1.2. Phân loại các hợp chất phenolic......................................................................4
Bảng 2.1. Kết quả đo OD của dung dịch acid galic ở các nồng độ khác nhau .............34
Bảng 2.2. Kết quả đo OD của dung dịch quecetin ở các nồng độ khác nhau ...............35
Bảng 2.3. Quá trình xây dựng đƣờng chuẩn với dung dịch trolox chuẩn ....................37
Bảng 3.1. Kết quả phân tích chỉ tiêu có trong mẫu .......................................................39
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ nguyên liệu/nƣớc trong quá trình xử lí enzyme đến
TPC, TFC và khả năng khử gốc tự do ABTS ................................................40
Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của thời gian trong quá trình xử lí enzyme đến TPC, TFC và khả
năng khử gốc tự do ABTS..............................................................................42
Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của pH trong quá trình xử lí enzyme đến TPC, TFC và khả năng
khử gốc tự do ABTS ......................................................................................45
Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của nhiệt độ trong quá trình xử lí enzyme đến TPC, TFC và khả
năng khử gốc tự do ABTS..............................................................................47
Bảng 3.6. Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme trong quá trình xử lí enzyme đến TPC,
TFC và khả năng khử gốc tự do ABTS..........................................................50
Bảng 3.7. Các yếu tố dùng trong RSM..........................................................................53
Bảng 3.8. Kế hoạch thực nghiệm theo RSM để tối ƣu hóa TPC...................................54
Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của các biến đến hàm mục tiêu ..................................................55

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Củ cải trắng......................................................................................................1

Hình 1.2. Thành phần enzyme cellulase và cơ chế của mỗi loại...................................11
Hình 1.3. Sơ đồ cơ chế tác dụng của phức hệ cellulase lên mạch cellulose .................12
Hình 1.4. Cơ chế thủy phân phân tử cellulose (A) và phức hệ cellulose (B) ................13
Hình 2.1. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 23
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ..................................................................................24
Hình 2. 3. Đồ thị thể hiện phƣơng trình đƣờng chuẩn của TPC....................................34
Hình 2.4. Đồ thị thể hiện phƣơng trình đƣờng chuẩn của TFC.....................................36
Hình 2.5. Đƣờng chuẩn hoạt tính khử gốc tự do ABTS................................................38
Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện TPC, TFC qua các tỉ lệ nguyên liệu/nƣớc khác nhau ........ 40
Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện khả năng khử gốc tự do ABTS qua các tỉ lệ nguyên
liệu/nƣớc
khác nhau........................................................................................................41
Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện TPC, TFC ở các thời gian xử lí khác nhau.........................43
Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện khả năng khử gốc tự do ABTS qua các thời gian xử lí
enzyme khác nhau. .........................................................................................44
Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện TPC, TFC ở các pH khác nhau ..........................................45
Hình 3.6. Biều đồ thể hiện khả năng khử gốc tự do ABTS ở các pH khác nhau. .........46
Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện TPC, TFC ở các nhiệt độ xử lí enzyme khác nhau ............48
Hình 3.8. Biểu đồ thể hiện khẳ năng khử gốc tự do ABTS cho các nhiệt độ xử lí enzyme
khác nhau........................................................................................................49
Hình 3.9. Biểu đồ thể hiện TPC, TFC ở các nồng độ enzyme khác nhau....................51
viii


Hình 3.10. Biểu đồ thể hiện khả năng khử gốc tự do ABTS ở các nồng độ enzyme khác
nhau ................................................................................................................52
Hình 3.11. Mặt đáp ứng TPC theo pH và nhiệt độ........................................................56
Hình 3.12. Mặt đáp ứng TPC theo pH và thời gian .....................................................56
Hình 3.13. Mặt đáp ứng TPC theo nhiệt độ và thời gian .............................................56


ix


LỜI MỞ ĐẦU

Đối với con ngƣời, khi cuộc sống còn khó khăn thì việc đủ ăn, đủ mặc là ƣớc mơ
của bao ngƣời nhƣng ngày nay khi khoa học ngày càng hiện đại và phát triển hơn thì
con ngƣời lại có những đòi hỏi cao hơn về ăn uống và bảo vệ sức khỏe. Các nhà dinh
dƣỡng và y học đã nhận ra sự gia tăng của lƣợng thức ăn động vật, chất béo trong trong
khẩu phần đã mang lại những hậu quả sức khỏe không mong muốn. Nhiều báo cáo ở
nhiều quốc gia khác nhau cũng có chung nhận định là chế độ ăn có vai trò quan trọng
trong phát triển bệnh béo phì, tăng huyết áp, bệnh tim mạch và một số loại ung thƣ.
Trƣớc hết phải nói về ảnh hƣởng của các gốc tự do và các chất chống oxi hóa. Các
gốc tự do là sản phẩm của các phản ứng sinh học quan trọng bậc nhất trong cơ thể nhƣ
phản ứng giải phóng năng lƣợng đồng thời cũng là các dạng có hoạt tính cao tấn công
nhiều thành phần cấu trúc và chức phận của cơ thể. Oxy hóa là sự sản sinh các gốc tự
do và các dạng chứa oxy phản ứng (reactive oxygen containing species-ROS) là bộ
phận thiết yếu của cuộc sống và chuyển hóa trong cơ thể. Các gốc tự do có ích khi
chúng đƣợc sinh ra đúng lúc, đúng chỗ và ở lƣợng cần thiết. Nếu không, chúng có phản
ứng ngƣợc lại vì có tính phản ứng cao và tấn công tức khắc các phân tử khác ở gần đó.
Để bảo vệ các tổn thƣơng do các gốc tự do và ROS, con ngƣời và các vi sinh vật
sở hữu một hệ thống các chất chống oxy hóa mạnh và phức tạp. Các chất chống oxy hóa
có thể có nguồn gốc nội sinh hoặc ngoại sinh từ chế độ ăn uống. Chúng hoạt động
không đơn độc mà là thành phần của một hệ thống phụ thuộc lẫn nhau một cách đáng
kể. Hệ thống này có khả năng vô hiệu hóa các gốc tự do và ngăn sự hình thành của
chúng, vì vậy có thể ngăn ngừa hoặc trì hoãn những tác hại do oxy hóa. Nhƣng hệ thống
này luôn có nguy cơ bị suy giảm do các gốc tự do phát sinh từ nhiều nguyên nhân.
Từ những thực tế đó, các nhà khoa học cũng nhƣ y học đã nghiên cứu và cho thấy
rằng thực phẩm là nguồn cung cấp các chất chất chống oxi hóa dồi dào, ví dụ nhƣ: cà
x



rốt giúp bổ sung vitamin A, cam, quýt, bƣởi, những họ citrus bổ sung vitamin C, cherry
có nhiều hoạt chất chống oxy hóa,...Đặc biệt, củ cải trắng ngoài vai trò là một thực
phẩm hằng ngày, chữa một số bệnh nhƣ chữa ho, viêm họng,... chúng còn chứa một
lƣợng lƣợng lớn chứa các chất chống oxy hóa. Srivastava và cộng sự (2013) đã tiến
hành nghiên cứu và cho thấy rằng hàm lƣợng phenolic trong củ cải cao hơn hẳn một số
loại thực phẩm nhƣ cà chua, táo, xoài, cà rốt…Trên thế giới hiện nay cũng có khá nhiều
nghiên cứu về hàm lƣợng các chất chống oxi hóa cũng nhƣ khả năng kháng viêm,
kháng khuẩn, cản trở bệnh ung thƣ…của củ cải cũng đang đƣợc nghiên cứu rộng
rãi. Tuy nhiên, tại nƣớc ta củ cải vẫn chỉ đƣợc coi là một loại thực phẩm thông
thƣờng, việc trồng trọt, nghiên cứu về củ cải vẫn chƣa đƣợc chú trọng. Một số
nghiên cứu ở Việt Nam mới bƣớc đầu tập trung vào enzyme peroxidase tách chiết từ
củ cải để xác định hàm lƣợng thủy ngân trong nƣớc ô nhiễm. Trong khi đó, các nghiên
cứu về hàm lƣợng các chất chống oxi hóa cũng nhƣ khả năng chống oxi hóa của củ cải
vẫn còn hạn chế và chƣa đƣợc nghiên cứu đầy đủ. Do đó đề tài này sẽ nghiên cứu
các điều kiện xử lí enzyme cellulase thích hợp để thu đƣợc hàm lƣợng các hợp chất
phenolic cao.
Xuất phát từ những thực tế đó, đề tài “Thu nhận hợp chất phenolic từ củ cải
trắng Raphanus Sativus L. với sự hỗ trợ của enzyme cellulase” đƣợc thực hiện nhằm
xác định điều kiện xử lí ezyme phù hợp để thu đƣợc dịch chiết giàu các hợp chất
phenolic từ củ cải trắng.

xi


Mục tiêu đề tài
Khảo sát các điều kiện xử lí enzyme, từ đó xác định đƣợc TPC, TFC và khả năng
khử gốc tự do ABTS.
Đối tƣợng nghiên cứu

Củ cải trắng trồng ở tỉnh Lâm Đồng
Phạm vi nghiên cứu
Xác định hàm lƣợng phenolic tổng, flavonoid tổng và khả năng khử gốc tự do
ABTS
Phƣơng pháp nghiên cứu
Thiết lập các thông số của quá trình xử lý enzyme cellulase nhằm thu nhận các
hợp chất phenolic từ củ cải trắng với hiệu quả cao nhất.
Nội dung nghiên cứu
+

Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu: nƣớc, tìm ra tỉ lệ nguyên liệu: nƣớc thích hợp
để xử lí enzyme cellulase hiệu quả nhất.

+

Xác định ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme, tìm ra thời gian xử lí
thích hợp để trích ly hiệu quả nhất.

+

Xác định ảnh hƣởng của pH, tìm ra pH thích hợp để xử lí enzyme
cellulase hiệu quả nhất

+

Xác định ảnh hƣởng của nhiệt độ ủ enzyme, tìm ra nhiệt độ thích hợp cho
enzyme hoạt động hiệu quả nhất.

+


Xác định ảnh hƣởng nồng độ enzyme, tìm ra nồng độ thích hợp để cho kết
quả trích ly cao nhất.

+

Tối ƣu hóa các yếu tố trên để cho ra kết quả trích ly có xử lý enzme hiệu
quả nhất.

xii


Ý nghĩa khoa học
Các hoạt chất chống oxy hóa là xu hƣớng để các nhà khoa học tìm kiếm trên các
loại thực vật khác nhau, đã có nhiều nghiên cứu đề cập đến vấn đề này. Tuy nhiên, việc
nghiên cứu các thành phấn chống oxi hóa trong củ cải trắng tại Việt Nam chƣa đƣợc
chú ý. Củ cải trắng đƣợc nhiều ngƣời biết đến nhƣ một món ăn bình thƣờng vừa ngon,
vừa rẻ, nhƣng ít ai biết đƣợc công dụng của củ cả trắng có thể chữa bệnh và những
thành phần dinh dƣỡng quý có trong củ cải trắng đang đƣợc tìm hiểu.
Ý nghĩa thực tiễn
Con ngƣời ngày càng quan tâm đến sức khỏe của mình, cộng thêm với nhiều căn
bệnh ngày càng phổ biến nhƣ ung thƣ, tim mạch, tiểu đƣờng… thì việc tạo ra một sản
phẩm mang tính tự nhiên cao và có khả năng ngăn chặn các phản ứng oxi hóa xảy ra
trong cơ thể là điều quan trọng. Cần có nhiều nghiên cứu để tách chiết các chất chống
oxy hóa nhằm ứng dụng vào ngành y học và dƣợc phẩm để đáp ứng nhu cầu ngày càng
tăng của con ngƣời.

xiii


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về củ cải
1.1.1. Phân loại và đặc điểm hình thái
Phân loại khoa học:
Giới: Plantae
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Magnoliopsida
Bộ: Brassicales
Họ: Brassicaceae
Chi: Raphanus
Loài: R. Sativus

Hình 1.1. Củ cải trắng
Củ cải hay còn gọi là rau Lú Bú. Củ cải là cây thân thảo có màu trắng, vị cay
nồng. Loại nhỏ có một vài lá dài khoảng 13cm với rễ tròn đƣờng kính lên đến 2,5cm
hoặc nhỏ hơn, rễ dài lên đến 7cm. Củ cải phát triển phân nhánh, lá dài rất đơn giản, lá
1


có thùy đầu cuối to, các thùy bên nhỏ dần. Hoa có màu trắng hay đỏ, có 5 nhụy gồm 4
nhụy dài và 2 nhụy ngắn.
Củ cải đƣợc trồng hàng năm, phát triển nhanh trong điều kiện mát mẻ. Các hạt
giống nảy mầm sau 3 - 4 ngày trong điều kiện đất ẩm ƣớt với nhiệt độ từ 18 - 29°C. Củ
cải phát triển tốt nhất khi có mặt trời chiếu sáng, trên đất pha cát, pH = 6,5 - 7,0. Đất
khô nóng sẽ không phù hợp và có thể làm giảm sự nảy mầm [1].
Củ cải có chu kỳ thu hoạch ngắn. Sau khi thu hoạch, củ cải có thể đƣợc bảo quản
trong hai hoặc ba ngày ở nhiệt độ phòng và hai tháng ở 0 0C với độ ẩm tƣơng đối
khoảng 90-95% mà không làm giảm chất lƣợng. Ở miền Bắc Việt Nam, thƣờng gieo
vào tháng 8 đến tháng 10, gieo muộn không có củ. Năng suất trung bình của củ cải là
25-30 tấn/ha, có thể đạt 40-50 tấn/ha [1].
1.1.2. Thành phần hóa học của củ cải

Củ cải là một nguồn giàu carbonhidrat, kali, magie, đồng, canxi,…và đặc biệt là
các chất chống oxi hóa nhƣ các hợp chất phenolic, flavonoid, vitamin và acid folic...
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của củ cải [2]
Thành phần

Giá trị trong 100 g

Nƣớc
(g)
Protein (g)

92,1

Béo (g)

0,1

Chất xơ (g)

1,5

Glucid (g)

3,6

Tro (g)

1,2

1,5


Hàm lƣợng protein trong củ cải chiếm 1,5% so với trọng lƣợng khô. Lƣợng
protein này không chỉ phụ thuộc vào loài mà còn phụ thuộc vào quá trình phát triển của
các thể, điều kiện sống, cách xử lí, bảo quản củ cải. Củ cải cũng đƣợc cho là nguồn

2


giàu các nguyên tố vi lƣợng với 40ppm calci, 15ppm magie, 41ppm phosphor, 242
mg/100g kali…
Củ cải là một nguồn dồi dào các vitamin đặc biệt là vitamin C với 30mg/100g,
vitamin B1, B2, PP, B5, B6 với hàm lƣợng lần lƣợt là 0,06; 0,06; 0,5; 0,138; 0,046
mg/100g nguyên liệu tƣơi. Chúng cũng cung cấp đầy đủ các acid amin nhƣ: valin,
leucin, lysin, phenylalanine….
Ngƣời ta cũng tìm thấy thành phần enzyme chủ yếu có trong củ cải là
phosphatase, catalase, alcohol dehygenase và pyruvic carboxylase. Củ cải cũng chứa
một lƣợng lớn đƣờng glucose và một lƣợng nhỏ fructose,…[3]
Ngoài ra các hợp chất phenolic cũng đƣợc tìm thấy trong củ cải gồm: caffeic, pcoumaric, ferulic, hydroxycinnamic, p-hydroxybenzoic, vanillic, salicylic và acid
gentisic. Seo Ho và cộng sự cũng đã tiến hành nghiên cứu và cho thấy hàm lƣợng
flavonoid trong dịch chiết củ cải bằng ethanol có hàm lƣợng 0,006 ± 0,007mg/g.
Tƣơng tự hàm lƣợng flavonoid và anthocyanins của củ cải trong nghiên cứu của Man
Tang Hong có hàm lƣợng lần lƣợt là 0,096 ± 0,0004 mg/g và 1,89 ± 0,07mg/g [4].
1.1.3. Ứng dụng của củ cải
Ở Việt nam củ cải không chỉ là nguồn nguyên liệu trong chế biến thực phẩm mà
còn là bài thuốc dân gian có thể hỗ trợ để điều trị một số bệnh thông thƣờng nhƣ ho,
viêm họng, viêm phế quản…Củ cải còn có nhiều ứng dụng trong y học chúng đƣợc sử
dụng để chữa một số bệnh ở ngƣời nhƣ rối loạn dạ dày, rối loạn chức năng gan, các
bệnh truyền nhiễm, viêm phế quản, bỏng và các vết bầm tím…[3]
Các nghiên cứu gần đây cũng đã tập trung vào hoạt tính kháng khuẩn của củ cải
với một số loại Escherichia coli, Pseudomonas pyocyaneus, Salmonella typhimurium,

Bacillus subtilis… dịch chiết của củ cải có khả năng ức chế sự sinh trƣởng của những
vi khuẩn này [5].

3


1.2. Hợp chất phenolic
1.2.1. Giới thiệu hợp chất phenolic
Phenolic là các hợp chất có một hoặc nhiều vòng thơm với một hoặc nhiều
nhóm hydroxy tự do hoặc kết hợp với các nhóm chức khác ether, ester hoặc glycoside.
Chúng đƣợc phân bố rộng rãi trong thực vật và là các sản phẩm trao đổi chất
phong phú của thực vật. Hơn 8000 cấu trúc phenolic đã đƣợc tìm thấy từ các phân tử
đơn giản nhƣ acid phenolic đến các polymer nhƣ tannin, lignin,… trong đó flavonoid
là nhóm hợp chất lớn nhất [6].
Các hợp chất phenolic là thành phần phổ biến của thức ăn thực vật (trái cây, rau,
ngũ cốc, ô liu, các loại đậu, sô-cô-la, vv) và đồ uống (trà, cà phê, bia, rƣợu, vv), và góp
phần tạo nên các đặc tính cảm quan chung của thức ăn thực vật. Ví dụ, các hợp chất
phenolic làm tăng vị đắng, sự se của trái cây và nƣớc trái cây, bởi vì sự tƣơng tác giữa
các hợp chất phenolic, chủ yếu là các procyanidin và glycoprotein trong nƣớc bọt. Các
anthocyanin, một trong sáu phân nhóm của một nhóm polyphenol thực vật tạo màu da
cam, đỏ, xanh và màu tím của nhiều loại trái cây và rau quả nhƣ táo, quả, củ cải và
hành tây. Các hợp chất phenolic đƣợc biết đến nhƣ là những hợp chất quan trọng nhất
ảnh hƣởng đến hƣơng vị và sự khác biệt màu sắc giữa các loại rƣợu vang trắng, hồng
và đỏ, các hợp chất này phản ứng với oxy và có ảnh hƣởng đến việc bảo quản, lên men
và cất giữ rƣợu vang [10].
1.2.2. Phân loại phenolic [10, 15]
Bảng 1.2. Phân loại các hợp chất phenolic
Số nguyên
tử cabon
C6


Nhóm

Cấu trúc cơ bản

Phenol đơn giản
Benzoquinon

4

Nguồn gốc
thực vật


C6-C1

Axit benzoic

C6-C2

Acetophenon

Cranberry,
ngũ cốc

A
p
y
c
Táo, mơ,

chuối, súp lơ

C6-C3
cinnamic

C6-C3

Phenylpropen

Cà rốt, cam,
quýt, cà
chua, rau
bina, đào,
ngũ cốc, lê,
cà tím

Coumarin

Cà rốt, cần
tây, cam
chanh, rau
mùi tây

Axit

Chromon

C6-C4

C6-C1-C6


Naphthoquinon
Các loại hạt

Xanthon

Xoài, măng
cụt

5


C6-C2-C6

Stilben

A
a
o
Nho

C6-C3-C6

Flavonoid

Phân bố rộng

(C6-C3)2

Lignan, Neolignan


Mè, lúa
mạch đen,
lúa mì,
lanh

(C6-C1)n

Tannin

Polyme không đồng nhất đƣợc
tạo thành từ các axit phenolic và
đƣờng đơn

(C6-C3)n

Lignin

Các polymer thơm liên kết

Lựu, quả
mâm xôi

1.2.3. Hoạt tính của hợp chất phenolic
Các hợp chất phenolic là một trong các nhóm sản phẩm trao đổi chất bậc hai chủ
yếu của thực vật, rất đa dạng về cấu trúc và chức năng. Ở thực vật, các hợp chất
phenolic tạo màu cho thực vật (anthocyanin); bảo vệ thực vật trƣớc tia cực tím, chống
lại sự oxi hóa; là hợp chất cho sự cộng sinh giữa thực vật và vi khuẩn nốt sần; bảo vệ
thực vật trƣớc sự gây hại của vi sinh vật gây hại (nhƣ vi khuẩn gây thối rễ ở khoai tây);
là vật liệu góp phần vào sự bền chức của thực vật và sự thấm của thành tế bào đối với

nƣớc và khí [7, 8]. Đối với thực phẩm, các hợp chất phenolic là những chất hoạt động
giữ vai trò chủ đạo quyết định hƣơng vị của nhiều loại sản phẩm có nguồn gốc từ thực
6


vật. Chúng ảnh hƣởng đến màu sắc và vị của hầu hết các sản phẩm thực phẩm và ở một
mức độ nhất định chúng tham gia vào quá trình tạo ra các cấu tử thơm mới tạo nên
hình thơm đặc biệt cho sản phẩm [9].
1.2.3.1. Tác dụng chống oxi hóa các hợp chất phenolic
Gốc tự do là các dẫn xuất dạng khử của oxi và nitơ phân tử (ROS và RNS).
Chúng đƣợc chia thành hai nhóm lớn là các “gốc tự do” và các dẫn xuất không phải
gốc tự do. Các gốc tự do là các phân tử hoặc nguyên tử có một hay nhiều điện tử độc
thân. Các dẫn xuất không phải gốc tự do oxi đơn, hyroperoxide, nitroperoxide là tiền
chất của các gốc tự do. Các ROS và RNS phản ứng rất nhanh với các phân tử quanh nó
gây tổn thƣơng và làm thay đổi giá trị sinh học của các đại phân tử nhƣ DNA, protein,
lipid [8, 9].
Các ROS và RNS đƣợc tạo ra một cách tất yếu trong quá trình trao đổi chất và tùy
thuộc vào nồng độ mà chúng có tác động tốt hay xấu đến cơ thể. Ở nồng độ thấp, các
ROS và RNS là các tín hiệu làm nhiệm vụ điều hòa phân chia các tế bào, kích hoạt các
yếu tố phiên mã cho các gen tham gia quá trình miễn dịch, kháng viêm. Ở nồng độ cao,
các ROS và RNS oxi hóa các đại phân tử sinh học gây nên: đột biến ở DNA, biến tính
protein, oxi hóa lipid [8, 9].
Chất chống oxy hóa đƣợc định nghĩa là các hợp chất có thể trì hoãn, ức chế, hoặc
ngăn chặn quá trình oxy hóa gây ra bởi các gốc tự do và giảm bớt tình trạng stress oxy
hóa. Chúng là những chất khử mạnh và có hoạt tính oxy cao hơn chất mà nó bảo vệ
[4,9].
Stress oxy hóa là một trạng thái mất cân bằng do số lƣợng gốc tự do sản sinh quá
nhiều vƣợt qua khả năng chống oxy hóa nội sinh, dẫn đến quá trình oxy hóa của một
loại đại phân tử sinh học, chẳng hạn nhƣ các enzym, protein, DNA và lipid.
Nhìn chung các chất chống oxy hóa phải: [10]

− Có hiệu thế khử càng thấp càng tốt so với chất cần bảo vệ
7


− Độ tinh khiết cao
− Dễ trùng hợp hoặc phản ứng với gốc tự do do phản ứng oxy hóa sinh ra.
Về mặt y học, việc sử dụng các sản phẩm giàu hợp chất phenolic nhƣ trà, rƣợu
vang đỏ đƣợc chứng minh là có lợi cho sức khỏe. Tác dụng tốt này có đƣợc là do khả
năng kháng oxi hóa của các hợp chất phenolic [11, 12, 13].
Phenolic cản trở quá trình oxi hóa và nhờ đó đƣợc sử dụng trong thực phẩm nhằm
duy trì chất lƣợng thực phẩm. Chúng đƣợc thêm vào các chất béo, dầu hay thực phẩm
chứa chất béo nhằm ngăn chặn sự biến đổi về mùi do quá trình oxi hóa chất béo gây
nên. Ngoài ra chúng còn có khả năng làm chậm quá trình oxi hóa bằng cách ức chế
hoạt động của enzyme lipoxygenase [11]. Các hợp chất phenolic đƣợc biết nhƣ chất
chống oxy hóa và nhƣ vậy chúng có thể khử gốc tự do đƣợc tạo thành trong cơ thể do
các ảnh hƣởng có hại của các loài phản ứng gây ra các oxit phân tử sinh học có thể làm
hỏng các tế bào và gây ra những thay đổi cấu trúc mô [12]. Các catechin đƣợc tìm thấy
nhiều trong hạt nho, trà, ca cao, cũng cho thấy tác dụng chống oxy hóa đáng kể [13].
1.2.3.2. Tác dụng kháng khuẩn
Phenolic còn đƣợc biết đến với tính kháng khuẩn, chúng có khả năng ức chế sự
sinh sản và phát triển của nấm, nấm men, virus và vi khuẩn, chẳng hạn Salmonella,
Clostridium, Bacillus hay Chlamydia pneumonia, Vibrio cholerae, Enterotoxigenic E.
Khả năng kháng khuẩn này có thể sử dụng nhằm kéo dài thời gian bảo quản của một số
thực phẩm nhƣ fille cá da trơn [14], [15].
1.2.3.3. Tác dụng kháng viêm
Các hợp chất phenolic có nồng độ cao trong rƣợu vang đỏ, nho và hạt nho, ca
cao, nam việt quất, táo, có tác dụng chống viêm và có ảnh hƣởng rất tốt đến hệ thống
mạch máu. Chất này cũng đƣợc sử dụng làm chất phụ gia thực phẩm để ngăn chặn quá
trình oxy hóa của các thành phần trong thực phẩm [13].


8


1.2.3.4. Tác dụng chống ung thƣ
Phenolic ở một số loài thực vật đã đƣợc nghiên cứu phân lập và sử dụng trong
một số dòng ung thƣ ở các giai đoạn phát triển khác nhau của chúng. Ví dụ: phân lập
phenolic từ quả dâu tây bao gồm kaempferol, quercetin, anthocyanin, axit coumaric và
acid ellagic thể hiện đƣợc sự ức chế bệnh ung thƣ vú, miệng, tuyến tiền liệt. Kết quả
tƣơng tự cũng đƣợc báo cáo với chiết xuất phenolic trong rƣợu vang (resveratrol,
quercetin, catechin và epicatechin) và polyphenol trong trà xanh ức chế sự tăng trƣởng
của tế bào bạch cầu HL-60. Các tannin có nhiều trong rƣợu vang đỏ, trà và các loại hạt
làm phát huy các tác dụng sinh lý, chúng có thể làm giảm áp lực máu, thúc đẩy đông
máu, giảm nồng độ lipid trong huyết thanh, điều chỉnh sự đáp ứng miễn dịch và ngăn
ngừa hoại tử gan [13, 16].
1.2.4. Cơ chế chống oxi hóa của các hợp chất phenolic
Cơ chế chống oxi hóa của các hợp chất phenolic nhƣ sau:
−

Khử và vô hoạt các gốc tự do nhờ thế oxi hóa khử thấp

−

Tạo phức với các ion Fe2+ và Cu+

−

Kìm hãm hoạt động của các enzyme có khả năng tạo các gốc tự do nhƣ
xanthine oxidase

Phenolic là một trong 3 nhóm sản phẩm chính của quá trình trao đổi chất bậc 2 ở

thực vật. Trong nhóm phenolic, đóng vai trò chủ yếu cho hoạt tính chống oxi hóa là các
flavonoid. Các hợp chất flavonoid (Fl-OH) nhờ thế oxi hóa khử thấp có thể khử các
gốc tự do nhƣ peroxy, alkoxyle và hydroxyle bằng cách nhƣờng nguyên tử hydro [17].
Fl-OH + R

Fl-O + RH

Gốc flavonoid tự do (Fl-O) sau đó lại kết hợp với một gốc tự do khác để tạo thành
hợp chất bền.

9


Sắt và đồng là những kim loại đảm nhận những vai trò sinh lí nhất định trong cơ
thể nhƣ tham gia vận chuyển oxi (hemoglobin), cofactor của nhiều enzyme (Fe với
catalase, Cu với superoyde dismutase). Tuy nhiên các kim loại này có thể tham gia
phản ứng Fenton và Haber Wess để tạo nên các gốc tự do. Các flavonoid có khả năng
tạo phức với kim loại này và hạn chế tác dụng xấu của chúng.
Hoạt động của xanthine oxidase cũng là một nguồn tạo các gốc tự do. Khi có mặt
oxi, enzyme này xúc tác sự oxi hóa xanthine thành acid uric, phân tử oxi nhận diện và
trở thành ion superoxide. Các flavonoid có cấu tạo vòng A giống nhƣ vòng purin của
xanthine đƣợc coi nhƣ chất kìm hãm cạnh tranh của xanthine oxidase do đó ngăn ngừa
sự tạo thành ion peroxidase.
1.3. Tổng quan về enzyme cellulase
1.3.1. Định nghĩa
Cellulase là nhóm enzyme thủy phân có khả năng cắt mối liên kết β-1,4-Oglycoside trong phân tử cellulose, oligosaccharide, disaccharide và một số chất tƣơng
tự khác.
1.3.2. Phân loại
Tùy theo từng tác giả mà các enzyme thuộc phức hệ cellulase đƣợc xếp thành các
nhóm khác nhau. Trƣớc đây cellulase đƣợc chia thành hai nhóm: nhóm enzyme C1 và

nhóm enzyme C x. Các enzyme Cx có khả năng thủy phân sợi cellulose tự nhiên, tính
đặc hiệu không rõ ràng [18]. Dựa vào đặc điểm của cơ chất và cơ chế phân cắt, enzyme
cellulase đƣợc chia thành ba loại: endoglucanase, exoglucanase, β-glucosidase.
1.3.2.1. Endoglucanase
Endoglucanase (1,4-β-D-glucan 4-glucanohydrolase) hay còn gọi là CMcellulase, endo-1,4-β-glucanase,…[19]
Endoglucanase sẽ cắt ngẫu nhiên liên kết β-1,4 của chuỗi cellulose tạo liên kết
mới. Cơ chế hoạt động của các endoglucanase cho phép nhóm endoglucanase liên kết
10