Luận văn : Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng glucosinolate tích lũy trong rễ bất định, tìm hiểu đặc tính và điều khiển các yếu tố tác động đến khả năng sinh tổng hợp glucosinolate

- i -

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian gần 5 năm học ở trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí
Minh, ngành Công nghệ sinh học, em cùng các bạn lớp HC06BSH đã được trang bị
vốn kiến thức chuyên ngành quý báu, là hành trang vững chắc để bước vào đời.
Hôm nay, khi đã hoàn tất trang cuối cùng của Luận văn tốt nghiệp, em cảm thấy
vô cùng biết ơn các thầy cô của trường Đại học Bách Khoa, đặc biệt là các thầy cô
trong Bộ môn Công nghệ sinh học – Khoa Kỹ thuật hóa học, đã dìu dắt em trong suốt
quãng đường đại học.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Cô Lê Thị Thủy Tiên, người đã trực
tiếp hướng dẫn em thực hiện Luận văn tốt nghiệp. Cô đã hết lòng chỉ bảo và giúp đỡ
em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn.
Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ mỗi khi em
gặp khó khăn trong quá trình thí nghiệm.
Cảm ơn các bạn lớp HC06BSH, các anh chị cao học, mọi người đã luôn bên cạnh
tôi và góp thêm động lực giúp tôi phấn đấu nhiều hơn nữa.
Con cũng xin cảm ơn bố mẹ, gia đình là nơi nương tựa và là nguồn động viên
tinh thần lớn lao, giúp con hoàn thành tốt quá trình học tập và vững tin bước vào đời.
Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng chắc chắn luận văn không tránh khỏi những
thiếu sót, mong Quý thầy cô chỉ bảo và các bạn góp ý để luận văn được hoàn thiện hơn
nữa. Xin cảm ơn ./.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2010
SVTH: VŨ THỊ NGỌC AN
- ii -

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Tử diệp, trụ hạ diệp và cuống tử diệp của cây bông cải xanh in vitro 7 ngày tuổi
được đưa vào môi trường MS bổ sung sucrose 30 g/l, kinetin 1.0 mg/l và NAA nồng

độ thay đổi (1.0, 1.5, 2.0 mg/l) để kích thích tạo rễ bất định. Kết quả cho thấy tử diệp
và trụ hạ diệp tạo rễ bất định tốt nhất trên môi trường chứa NAA 1.5 mg/l với tỉ lệ phát
sinh rễ lần lượt là 53.33% và 60.00%, mật độ rễ/mẫu cấy tương ứng là 7.25 và 7.44
rễ/mẫu. Cuống tử diệp có tỉ lệ phát sinh rễ bất định cao 63.33% trên môi trường có
NAA 1.0 mg/l, tuy nhiên rễ phát sinh không nhiều (3.8 rễ/mẫu) và có nhiều mẫu tạo
chồi. Rễ bất định từ tử diệp và trụ hạ diệp tiếp tục được cấy chuyền nhằm tăng sinh
trước khi chuyển sang môi trường lỏng có thành phần tương tự môi trường tạo rễ. Trên
môi trường lỏng, sau 4 tuần nuôi cấy, chỉ số tăng trưởng của rễ từ tử diệp và trụ hạ
diệp là 1.021  0.104 và 1.318  0.110. Lượng glucosinolate tích lũy trong rễ qua 4
tuần theo dõi đạt cao nhất ở tuần thứ 3 (rễ từ tử diệp đạt 0.488  0.068 mol/g và từ trụ
hạ diệp đạt 0.430  0.022 mol/g) và không thay đổi đáng kể ở tuần thứ 4. Khi bổ
sung acid amin (methionine, phenylalanine và tyrosine) vào môi trường lỏng với nồng
độ 10, 20, 30 mg/l, kết quả ở tất cả các nghiệm thức đều có sự gia tăng hàm lượng
glucosinolate trong rễ so với mẫu đối chứng và cao nhất ở nồng độ 30 mg/l. Ở rễ từ tử
diệp, hàm lượng glucosinolate tích lũy khi bổ sung methionine, phenylalanine, tyrosine
nồng độ 30 mg/l lần lượt là 0.770  0.051, 0.790  0.075, 0.757  0.036 mol/g và rễ
từ trụ hạ diệp là 0.844  0.069, 0.649  0.070, 0.634  0.050 mol/g.
- iii -

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AITC Allyl isothiocyanate
BAP (BA) 6-benzylaminopurine (benzyladenine)
BITC Benzyl isothiocyanate
CĐHSTTV Chất điều hòa sinh trưởng thực vật
CYP Cytochrome
DNA deoxyribonucleic acid
GC Gas Chromatography
GLS Glucosinolate
GTS Glutathione S-transferase

HCTC Hợp chất thứ cấp
I3C Indole-3-carbinol
IAA 3-indol acetic acid
BDT 1,3-benzodithiole-2-thione
IBA indole-3-butyric acid
ITC Isothiocyanate
NAA 1-naphthalene acetic acid
PEITC Phenethyl isothiocyanate
SFN Sulforaphane
UGT UDP-glucuronosyl transferase



- iv -

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC BẢNG vii
DANH MỤC HÌNH viii
DANH MỤC ẢNH ix

CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1. Cây bông cải xanh Brassica oleracea var. italica 3
2.1.1. Giới thiệu – vị trí phân loại 3
2.1.2. Nguồn gốc và phân bố 4

2.1.3. Đặc điểm hình thái 5
2.1.4. Thành phần hóa học bông cải xanh 6
2.1.5. Công dụng của bông cải xanh 8
2.1.6. Nhân giống bông cải xanh nhờ phương pháp nuôi cấy mô 8
2.2. Glucosinolate 10
2.2.1. Giới thiệu và cấu trúc hóa học 10
2.2.2. Phân loại 11
2.2.3. Sinh tổng hợp glucosinolate 11
2.2.4. Thủy phân glucosinolate 14
- v -

2.2.5. Vai trò của glucosinolate thông qua các isothiocyanate 15
2.2.6. Các phương pháp trích ly và định lượng glucosinolate 17
2.3. Nuôi cấy rễ bất định thu nhận hợp chất thứ cấp (HCTC) 18
2.3.1. Rễ bất định 18
2.3.2. Nuôi cấy rễ bất định thu nhận HCTC 19
2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo rễ bất định in vitro 22
2.3.4. Phương pháp làm tăng sản lượng HCTC trong nuôi cấy rễ bất định 23
CHƢƠNG 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25
3.1. Vật liệu 25
3.2. Phương pháp nghiên cứu 26
3.2.1. Giai đoạn 1: Tạo cây mầm in vitro 27
3.2.2. Giai đoạn 2: Tạo rễ bất định 28
3.2.3. Giai đoạn 3: Cảm ứng sinh tổng hợp glucosinolate 29
3.2.4. Giai đoạn 4: Trích ly và định lượng glucosinolate 31
3.2.5. Phương pháp xử lý kết quả 34
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35
4.1. Kết quả 35
4.1.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của các chất điều hòa sinh trưởng và
nguồn gốc mẫu cấy đến khả năng tạo rễ bất định 35

4.1.2. Thí nghiệm 2: khảo sát sự tăng trưởng của rễ bất định và sự tích lũy
glucosinolate trong rễ 38
4.1.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của các acid amin lên sự tích lũy
glucosinolate ở rễ bất định 42
4.2. Thảo luận 48
- vi -

4.2.1. Ảnh hưởng của các chất điều hòa sinh trưởng và nguồn gốc mẫu cấy đến
khả năng tạo rễ bất định 48
4.2.2. Sự tăng trưởng của rễ bất định và sự tích lũy glucosinolate trong rễ 49
4.2.3. Ảnh hưởng của các acid amin lên sự tích lũy glucosinolate của rễ bất định
50
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51
5.1. Kết luận 51
5.2. Kiến nghị 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53
PHỤ LỤC 56

- vii -

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. 10 nước trồng súp lơ và bông cải xanh nhiều nhất trên thế giới 4
Bảng 2.2. Thành phần dinh dưỡng và khoáng chất trong bông cải xanh tươi 6
Bảng 2.3. Hàm lượng glucosinolate ở 1 số loài Brassica 11
Bảng 2.4. Cấu trúc và phân loại glucosinolate 12
Bảng 2.5: Nguồn thực phẩm chứa isothiocyanate và tiền chất glucosinolate 15

Bảng 3.1. Các nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng của nguồn gốc mẫu cấy và nồng độ

các CĐHSTTV lên khả năng phát sinh rễ bất định 29
Bảng 3.2. Các nghiệm thức khảo sát ảnh hưởng của các acid amin lên sự tích lũy
glucosinolate ở rễ bất định 30

Bảng 4.1. Ảnh hưởng của CĐHSTTV lên sự phát sinh rễ bất định 37
Bảng 4.2. Nồng độ NAA thích hợp cho sự tạo rễ bất định 37
- viii -

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Cấu tạo 3,3’- diindolymethane 7
Hình 2.2. Cấu trúc hóa học của glucosinolate 10
Hình 2.3. Các giai đoạn trong quá trình sinh tổng hợp glucosinolate 13
Hình 2.4. Quá trình thủy phân glucosinolate và cấu trúc một số isothiocyanate 14
Hình 2.5. Cơ chế ngăn chặn ung thư của glucosinolate 16
Hình 2.6. Các loại rễ ở thực vật 19
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình thí nghiệm chung 26
Hình 3.2. Sơ đồ quy trình tạo cây mầm in vitro 27
Hình 3.3. Phản ứng ngưng tụ vòng của isothiocyanate và 1,2-benzendithiol 31
Hình 3.4. Sơ đồ quy trình thủy phân glucosinolate thành isothiocyanate 32
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình phản ứng định lượng isothiocyanate 33
Hình 4.1. Đường cong sinh trưởng của rễ qua 4 tuần nuôi cấy trên môi trường lỏng 40
Hình 4.2. Hàm lượng glucosinolate tích lũy trong rễ bất định từ tử diệp 40
Hình 4.3. Hàm lượng glucosinolate tích lũy trong rễ bất định từ trụ hạ diệp 41
Hình 4.4. So sánh hàm lượng glucosinolate tích lũy trong rễ từ tử diệp và rễ từ trụ hạ
diệp qua 4 tuần nuôi cấy 41
Hình 4.5. Hàm lượng glucosinolate tích lũy trong rễ khi bổ sung methionine 43
Hình 4.6. Hàm lượng glucosinolate tích lũy trong rễ khi bổ sung phenylalanine 44
Hình 4.7. Hàm lượng glucosinolate tích lũy trong rễ khi bổ sung tyrosine 45
Hình 4.8. So sánh ảnh hưởng của các acid amin lên rễ bất định từ tử diệp 46

Hình 4.9. So sánh ảnh hưởng của các acid amin lên rễ bất định từ trụ hạ diệp
…………. 47
- ix -

DANH MỤC ẢNH

Ảnh 2.1. Cây bông cải xanh 3
Ảnh 2.2. Rễ cây bông cải xanh 5
Ảnh 2.3. Hoa cây bông cải xanh 6
Ảnh 2.4. Trụ hạ diệp trên môi trường MS bổ sung 3 mg/l BA kích thích tạo chồi 9
Ảnh 2.5. Tái sinh chồi từ chồi ngọn 9
Ảnh 2.6. Quy trình nuôi cấy rễ bất định Echinacea purpurea 20

Ảnh 3.1. Hạt giống bông cải xanh Brassica oleracea var italica 25
Ảnh 3.2. Hạt giống củ cải trắng Raphanus sativus 25
Ảnh 3.3. Cây mầm bông cải xanh in vitro 28

Ảnh 4.1. Rễ bất định phát sinh từ mẫu cấy sau 10 ngày nuôi cấy 35
Ảnh 4.2. Rễ bất định phát sinh từ các mẫu cấy khác nhau 36
Ảnh 4.3. Rễ thứ cấp phát sinh từ mẫu cấy sau 1 tuần cấy chuyền 38
Ảnh 4.4. Rễ tăng trưởng trong môi trường lỏng 39
Ảnh 4.5. Rễ bất định trên môi trường lỏng bổ sung acid amin 42

Chƣơng 1: Mở đầu


- 1 -

CHƢƠNG 1
MỞ ĐẦU

Thực vật là nguồn cung cấp rất nhiều loại hợp chất tự nhiên quý giá, được sử
dụng trong dược phẩm, hóa học nông nghiệp, ngoài ra còn dùng làm hương vị, hương
thơm tự nhiên, thuốc trừ sâu sinh học và phụ gia thực phẩm (Philipson JD., 1990;
Hadacek F., 2002). Việc thu nhận các hợp chất này trong tự nhiên gặp nhiều khó khăn
và phụ thuộc nhiều yếu tố (thời tiết, thổ nhưỡng …). Hợp chất thứ cấp (HCTC) thường
bị giới hạn theo từng loài, chi thực vật, có thể chỉ sinh ra trong một giai đoạn tăng
trưởng và phát triển nhất định hoặc theo từng mùa, khi thực vật bị stress hay phụ thuộc
vào nguồn dinh dưỡng cung cấp.
Chính vì những nguyên nhân đó mà từ những thập niên trước, nhiều nghiên cứu
nuôi cấy tế bào thực vật để thu nhận HCTC đã được tiến hành (Rao SR. và cs 2002,
Verpoorte R. và cs 2002) . Tuy nhiên, năng suất thu được còn quá thấp, mặc dù đã có
nhiều nghiên cứu tối ưu hóa môi trường phát triển và tổng hợp HCTC của tế bào cũng
như chọn lựa các dòng tế bào có khả năng sản xuất cao nhất. Nguyên nhân có thể do
quá trình sinh tổng hợp HCTC chịu ảnh hưởng bởi một loại mô cụ thể, sự khác biệt
của các tế bào về nguồn gốc mô dẫn đến khả năng sản xuất HCTC giảm. Chính vì vậy,
nuôi cấy rễ, phôi và chồi được tập trung nghiên cứu như một phương pháp có thể thay
thế cho kỹ thuật nuôi cấy tế bào nhằm sản xuất HCTC (Rao và cs, 2002).
Rễ bất định được cảm ứng bằng phương pháp nuôi cấy in vitro có khả năng sinh
tổng hợp HCTC cao và hoạt tính khá ổn định (Hahn EJ. và cs, 2003; Yu KW. và cs,
2005). Rễ bất định có thể phát triển mạnh trên môi trường bổ sung hormone thực vật
và tích lũy lượng lớn các HCTC có giá trị. Ngày nay, việc mở rộng quy mô nuôi cấy rễ
bất định trong các thiết bị phản ứng sinh học lớn (bioreactor) cho thấy khả năng sản
xuất HCTC trên quy mô công nghiệp là hoàn toàn khả thi (theo Murthy và cs, 2008)
[13].
Chƣơng 1: Mở đầu


- 2 -

Bông cải xanh (Brassica oleracea var. italica) được xem như một loại thực phẩm
chức năng vì là nguồn cung cấp dồi dào glucosinolate – tiền chất của isothiocyanate,
những hợp chất có khả năng chống ung thư mạnh trong các loại thực phẩm.
Đề tài này được tiến hành nhằm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng
glucosinolate tích lũy trong rễ bất định, từ đó có thể tìm hiểu đặc tính và điều khiển
các yếu tố tác động đến khả năng sinh tổng hợp glucosinolate của bông cải xanh.
Nội dung đề tài bao gồm:
 Khảo sát ảnh hưởng của các chất điều hòa sinh trưởng thực vật đến khả năng
phát sinh rễ bất định.
 Khảo sát sự tăng trưởng của rễ bất định và sự tích lũy glucosinolate trong rễ.
 Khảo sát ảnh hưởng của các amino acid lên sự sinh tổng hợp glucosinolate
của rễ bất định.
Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 3 -

CHƢƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Cây bông cải xanh Brassica oleracea var. italica
2.1.1. Giới thiệu – vị trí phân loại
Giới : Plantae (Thực vật)
Ngành : Magnoliophyta (Hạt kín)
Lớp : Magnoliosida (Hai lá mầm)
Bộ : Brassicales (Cải)
Họ : Brassicaceae (Cải) hay Cruciferae (Thập tự)
Chi : Brassica
Loài : B. oleracea L.
Thứ : B. oleracea L. var. italica

Tên khoa học: Brassica oleracea L. var. italica
Tên thông thường: Bông cải xanh, súp lơ xanh, broccoli (tiếng Anh), brachium
(tiếng Latin).



Ảnh 2.1. Cây bông cải xanh
Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 4 -

2.1.2. Nguồn gốc và phân bố
Bông cải xanh có nguồn gốc từ một loài bắp cải hoang dại ở châu Âu (miền Nam
nước Ý), trải qua thời gian dài trồng trọt và phát triển bởi cư dân La Mã, bông cải xanh
được biết đến như một loại rau ăn được từ cách đây khoảng 2000 năm. Từ thời Đế chế
La Mã, bông cải xanh đã được xem là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và cho
đến nay vẫn thường có mặt trong các món ăn Ý. Bông cải xanh được du nhập sang Mỹ
bởi những người di cư và trở nên phổ biến từ những năm 1920 (Murray, 2005). Từ
broccoli được dịch ra từ tiếng Latin brachium, có nghĩa là cành hoặc cánh tay, giống
như hình dạng của cây bông cải xanh. [24, 26]
Ngày nay, bông cải xanh được trồng ở nhiều quốc gia trên thế giới, điển hình như
Trung Quốc, Ấn Độ, Pakistan, Mỹ, Mexico, Ý, Tây Ban Nha, Anh, Pháp, Ba Lan
(FAO, 2008).
Bông cải xanh thích hợp trồng ở những nơi có khí hậu mát, nhiệt độ thích hợp từ
18 – 23
0
C (Smith, 1999). Tại Việt Nam, bông cải xanh được trồng nhiều ở các vùng
cao nguyên như Đà Lạt – Lâm Đồng, ở miền Bắc thì thường trồng vào mùa Đông.
Bảng 2.1. 10 nƣớc trồng súp lơ và bông cải xanh nhiều nhất trên thế giới

Nƣớc
Sản lƣợng (tấn)
CHND Trung Hoa
8,585,000
Ấn Độ
5,014,500
Mỹ
1,240,710
Tây Ban Nha
450,100
Ý
433,252
Pháp
370,000
Mexico
305,000
Ba Lan
277,200
Pakistan
209,000
Anh
186,400

(Nguồn: Food and Agricultural Organization of United Nations 11/06/2008)

Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 5 -

2.1.3. Đặc điểm hình thái
Cây bông cải xanh trưởng thành có chiều cao khoảng 2 – 3 feet (60 – 90 cm)
[26], lá dày, mập, không có lông, mọc so le và chia thùy hình lông chim, tỏa đều xung
quanh thân, ở giữa là những cụm hoa màu xanh (Phạm Hoàng Hộ, 2006). Thân bông
cải xanh thường không chia nhánh, đỉnh của thân cây phát sinh những cụm chồi (mà
sau này là hoa) bề ngang 6 – 10 inch (15 – 25 cm). Một hàng bông cải xanh dài 15
bước có thể cho sản lượng 10 pound (tương đương 4.5 kg) sau 5 tuần. [26]
Bông cải xanh có một rễ cái và nhiều rễ bên khi còn là cây mầm. Trong quá trình
chuyển cây ra đồng, rễ cái bị tổn thương dẫn đến việc phát sinh thêm rễ bất định. Ban
đầu rễ mọc tương đối nông, rễ bên phát triển theo chiều ngang và có thể lan rộng đến
1m, có rất nhiều lông mịn. Sau vài tháng, một vài rễ sẽ đâm xuống các tầng đất sâu
hơn (theo Phạm Văn Lộc, 2010) [1].

Ảnh 2.2. Rễ cây bông cải xanh
Hoa bắt đầu hình thành khi cây đạt chiều cao từ 60 – 90 cm. Hoa có màu vàng
sáng với 4 đài hoa, 6 nhị hoa (4 dài, 2 ngắn), 2 lá noãn và 4 cánh hoa. Chồi hoa có màu
xanh đen, kết chặt với nhau tạo thành đầu hoa (ảnh 2.3). Bông cải xanh là cây tự thụ
phấn. Trái của bông cải xanh hình thon dài, bề mặt nhẵn, mỗi trái chứa khoảng 10 – 30
hạt. [1]
Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 6 -



Ảnh 2.3. Hoa cây bông cải xanh [24]
2.1.4. Thành phần hóa học bông cải xanh
Bông cải xanh chứa nhiều loại vitamin thiết yếu như vitamin C, K và A, đồng
thời cũng là loại thực phẩm giàu chất xơ. Bông cải xanh có hàm lượng carotenoid cao

nhất trong chi Brassica, đặc biệt giàu lutein và

-carotene (Science Daily, 2009).
Bảng 2.2. Thành phần dinh dƣỡng và khoáng chất trong bông cải xanh tƣơi
Dinh dƣỡng trong 100g bông cải xanh tƣơi
Năng lượng
141 kJ (34 kcal)
Carbohydrate
6.64 g
Đường
1.7 g
Chất xơ
2.6 g
Chất béo
0.37 g
Protein
2.82 g
Nước
89.30 g
Vitamin A
31 μg (3%)
-carotene
361 μg (3%)
lutein và zeaxanthin
1121 μg
Thiamine (Vit. B
1
)
0.071 mg (5%)
Riboflavin (Vit. B

2
)
0.117 mg (8%)
Niacin (Vit. B
3
)
0.639 mg (4%)
Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 7 -

Pantothenic acid (B
5
)
0.573 mg (11%)
Vitamin B
6

0.175 mg (13%)
Folate (Vit. B
9
)
63 μg (16%)
Vitamin C
89.2 mg (149%)
Ca
47 mg (5%)
Fe
0.73 mg (6%)

Mg
21 mg (6%)
P
66 mg (9%)
K
316 mg (7%)
Zn
0.41 mg (4%)
Nguồn: Dữ liệu dinh dưỡng USDA
Ngoài ra, bông cải xanh còn chứa nhiều chất dinh dưỡng với tiềm năng chống
ung thư như diindolylmethane và Selenium (Tổ chức George Mateljan, 2009). 3,3'-
diindolylmethane trong bông cải xanh có khả năng điều khiển hệ thống đáp ứng miễn
dịch chống lại virus, vi khuẩn và bệnh ung thư (Đại học Berkeley, California,
2007) [23].

Hình 2.1. Cấu tạo 3,3’-diindolymethane
Bông cải xanh còn chứa các hợp chất glucoraphanin (thuộc nhóm chất
glucosinolate), có thể chuyển hóa thành sulforaphane - một hợp chất chống ung thư và
indole-3-carbinol, một chất hóa học góp phần vào quá trình sửa sai DNA trong các tế
bào và ngăn chặn sự tăng trưởng của tế bào ung thư (Science Daily, 2010). Tuy vậy,
những hợp chất có giá trị này của bông cải xanh sẽ giảm đi rất nhiều qua quá trình chế
biến do ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất cao [8, 18].


Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 8 -

2.1.5. Công dụng của bông cải xanh

Cho đến nay nhiều nghiên cứu khác nhau cũng đã khẳng định bông cải xanh là
nguồn giàu chất chống oxi hóa, các vitamin, và chất xơ, những chất này có thể phòng
chống bệnh ung thư. Tuy nhiên khi chế biến bông cải xanh ở nhiệt độ cao, nhiều
nghiên cứu đã cho thấy những thành phần vitamin đặc biệt là nhóm chất có tác dụng
ngăn ngừa ung thư bị giảm (Jones R.B. và cs, 2010). [13]
Sulforaphane lần đầu được giáo sư Paul Talalay ở trường Ðại Học Johns Hopkins
phát hiện có trong các cây rau họ cải có khả năng chống ung thư. Trong bông cải xanh
có các hợp chất glucosinolate, trong quá trình thái nhỏ, nhai và tiêu hóa, chất này sẽ bị
thủy phân thành isothiocyanate, có vai trò ngăn ngừa ung thư. Sulforaphane là hợp
chất tiêu biểu trong nhóm isothiocyanate. Vai trò của các isothiocyanate đối với con
người được trình bày ở mục 2.2.5 của luận văn.
2.1.6. Nhân giống bông cải xanh nhờ phƣơng pháp nuôi cấy mô
Ngày nay, với sự phát triển mạnh của công nghệ nuôi cấy mô – tế bào, bên cạnh
việc nhân giống cây trồng theo các phương pháp in vivo thông thường thì việc nhân
giống vô tính thực vật in vitro đã không còn xa lạ. Đối với bông cải xanh, nhân giống
vô tính trong nuôi cấy mô đã được nghiên cứu và áp dụng thành công. Nhiều nghiên
cứu đã tiến hành tái sinh chồi và nhân giống bông cải xanh từ mẫu lá, thân, rễ hay tử
diệp và trụ hạ diệp của cây mầm in vitro. [15, 16, 20]
Viện rau quả và cây trồng Serbia đã tiến hành nhân giống bông cải xanh với các
mẫu cấy từ rễ, tử diệp, trụ hạ diệp của cây mầm in vitro cho thấy trụ hạ diệp là mẫu
cấy thích hợp với tỉ lệ mẫu cấy nảy chồi là 84% và số chồi trung bình/mẫu cấy là 5.2 
0.1 trên môi trường MS bổ sung BA 1.0 mg/l và IBA 0.1 mg/l. Tuy nhiên, khi sử dụng
riêng lẻ BA mà không kết hợp IBA thì tỉ lệ mẫu cấy nảy chồi thấp hơn (57%) nhưng số
chồi/mẫu cấy nhiều hơn (7.4  0.3). [15]
Nghiên cứu tái sinh chồi từ trụ hạ diệp và chồi ngọn của Đại học Putra Malaysia
cho kết quả 96.67% trụ hạ diệp phát sinh chồi với số lượng 6.03 chồi/mẫu trên môi
trường MS bổ sung BA 3 mg/l (ảnh 2.4). Với mẫu cấy là chồi ngọn, môi trường thích
hợp là môi trường MS bổ sung BA 5 mg/l, tỉ lệ mẫu cấy tạo chồi là 100%, số chồi/mẫu
Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu

- 9 -

là 3.76. Khi chuyển sang môi trường MS kích thích tạo rễ thì môi trường bổ sung IBA
nồng độ 0.2 mg/l cho kết quả cao nhất với 100% số chồi phát sinh rễ, trung bình 6.5
rễ/chồi. Chiều dài rễ lớn nhất là 2.46 cm được thu nhận trên môi trường MS cơ bản.
[16]

Ảnh 2.4. Trụ hạ diệp trên môi trƣờng MS bổ sung BA 3 mg/l kích thích tạo chồi [16]
(A): 1 tuần; (B): 4 tuần; (C): 8 tuần. Thang đo = 5mm

Với đối tượng nhân giống in vitro là chồi ngọn (Viện công nghệ Bandung –
Indonesia tiến hành) thì môi trường thích hợp cho việc tái sinh chồi là môi trường MS
bổ sung BA 10.0 M. Kết quả thu được 16 – 20 chồi/ chồi ngọn và đa số chồi phát
sinh nhiều rễ trên môi trường MS bổ sung NAA 1.0 M (ảnh 2.5). [20]

Ảnh 2.5. Tái sinh chồi từ chồi ngọn [20]
(A): chồi nách sinh ra từ mẫu cấy;
(B): tăng sinh chồi trên môi trường MS bổ sung BA 10 M;
(C): Rễ phát sinh trên môi trường bổ sung NAA 1.0 M; Thang đo = 1cm


A
B
C
Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 10 -

2.2. Glucosinolate
2.2.1. Giới thiệu và cấu trúc hóa học
Glucosinolate và các sản phẩm thủy phân của chúng từ lâu đã được biết đến với
tên gọi chung là dầu mù tạc (mustard oil). Các dẫn xuất của glucosinolate không
những góp phần tạo nên hương vị và mùi thơm đặc trưng của các loại rau họ cải, gia
vị, mà còn đóng vai trò như một chất hoạt động sinh học giúp thực vật tự bảo vệ khi bị
thương hoặc bị vi sinh vật tấn công. Ngoài ra, glucosinolate còn nội cân bằng auxin
giúp phòng chống ung thư ở người. [11]
Các loại rau họ cải như bông cải xanh, cải bắp, cải xoăn, là những nguồn cung
cấp glucosinolate (bảng 2.3). Glucosinolate là một nhóm nhỏ nhưng bao gồm nhiều
chất chuyển hóa thứ cấp khác nhau chứa lưu huỳnh, đặc trưng cho họ cải và chỉ có ở
một số loài thực vật khác (như Arabidopsis thaliana). [11, 25]
Glucosinolate có cấu trúc bao gồm một nhóm isothiocyanate bị sulfat hóa kết hợp
với nhóm -D-thioglucose và gốc R là dẫn xuất của các acid amin (hình 2.2). Cả
glucose và nguyên tử carbon trung tâm của isothiocyanate đều có thể biến đổi, do đó
cấu trúc của glucosinolate rất đa dạng. [7]

Hình 2.2. Cấu trúc hóa học của glucosinolate [26]

Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 11 -

Bảng 2.3. Hàm lƣợng glucosinolate ở 1 số loài Brassica

Glucosinolate
Hàm lƣợng glucosinolate (mol/100g trọng lƣợng tƣơi)
Bông cải xanh
Cải Brussel

Súp lơ
Bắp cải xanh
Sinigrin
1.7  1.1
8.6  3.1
5.3  1.7
5.1  1.8
Gluconapin
3.4  1.0
2.8  1.6
3.4  1.2
0.4  0.3
Progoitrin
3.9  1.3
2.4  1.0
0.5  0.4
0.6  0.4
Glucoiberin
19.7  2.7
1.5  1.1
1.3  0.6
3.9  1.5
Glucoraphanin
29.8  2.8
0.6  0.5
0.3  0.2
0.4  0.3
Glucoalyssin
3.9  1.1
0.3  0.3

< LOD
< LOD
Gluconasturtiin
4.4  1.0
1.1  0.7
2.8  1.6
< LOD
Glucosinolate tổng
66.8
17.3
13.6
10.4
< LOD: limit of detection: nhỏ hơn ngưỡng phát hiện (Song L. và cs, 2005) [17]
2.2.2. Phân loại
Có khoảng hơn 120 loại glucosinolate được tìm thấy trong tự nhiên ở nhiều loài
thực vật khác nhau. Dựa vào cấu trúc của gốc R, glucosinolate được chia thành 3
nhóm chính:
 Aliphatic glucosinolate: tiền chất là methionin, alanin, leucin, isoleucin, valin.
 Aromatic glucosinolate: tiền chất là phenylalanin, tyrosin.
 Indole glucosinolate: tiền chất là tryptophan (Bennett và Wallsgrove, 1994;
Mithen, 2001) [5, 12]
Bảng 2.4 cho thấy cấu trúc và phân loại glucosinolate (Iryna S., 2006) [12]
2.2.3. Sinh tổng hợp glucosinolate
Quá trình sinh tổng hợp glucosinolate gồm 3 giai đoạn:
1- Kéo dài chuỗi acid amin
2- Hình thành cấu trúc glucosinolate
3- Biến đổi mạch bên, hoàn tất quá trình sinh tổng hợp
Hình 2.3 mô tả quá trình sinh tổng hợp glucosinolate qua 3 giai đoạn. (Grubb và
cs, 2006) [11]
Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu

- 12 -

Bảng 2.4. Cấu trúc và phân loại glucosinolate
Tên nhóm glucosinolate
Tên gốc R
Cấu tạo gốc R
1. Aliphatic
Progoitrin
2-hydroxy-3-butenyl

Gluconapolieferin
2-hydroxy-4-pentenyl

Gluconapin
3-butenyl

Glucobrassicanapin
4-pentenyl

2. Aromatic
Gluconasturtiin
2-phenylethyl

3. Indole
Glucobrassicin
3-indolylmethyl

4-hydroxy-glucobrassicin

4-hydroxy-3-indolylmethyl

4-methoxyglucobrassicin
4-methoxy-3-indolylmethyl

Neoglucobrassicin
1-methoxy-3-indolylmethyl

[12]


Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 13 -


Hình 2.3. Các giai đoạn trong quá trình sinh tổng hợp glucosinolate [11]

Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 14 -

2.2.4. Thủy phân glucosinolate
Glucosinolate bị thủy phân bởi enzyme nội sinh myrosinase ở thực vật, sản phẩm
thủy phân là các hợp chất isothiocyanate. Khi tế bào thực vật bị tổn thương,
myrosinase sẽ được giải phóng. Myrosinase là một glycoprotein cùng tồn tại song song
với glucosinolate nhưng được cho là nằm tách biệt trong các tế bào “myrosin” (theo
Fahey và cs, 2001) [9].

Ở người không tồn tại enzyme myrosinase nhưng vẫn có thể chuyển hóa
glucosinolate nhờ hoạt động của hệ vi sinh vật đường ruột (Fahey và cs, 2001) [9].

Hình 2.4. Quá trình thủy phân glucosinolate và cấu trúc một số isothiocyanate [25]
Isothiocyanate là các sản phẩm thủy phân của glucosinolate. Mỗi loại
glucosinolate khác nhau khi thủy phân tạo ra các isothiocyanate khác nhau (hình
2.4). Một số loại glucosinolate và isothiocyanate tương ứng được nêu ở bảng 2.5. Hiện
nay, các nhà khoa học quan tâm đến các hoạt động phòng chống ung thư của các loại
rau có chứa nhiều glucosinolate nói chung, cũng như isothiocyanate nói riêng [25].

Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 15 -

Bảng 2.5: Nguồn thực phẩm chứa isothiocyanate và tiền chất glucosinolate
Isothiocyanate
Glucosinolate
Allyl Isothiocyanate (AITC)
Sinigrin
Benzyl Isothiocyanate (BITC)
Glucotropaeolin
Phenethyl-Isothiocyanate (PEITC)
Gluconasturtiin
Sulforaphane (SFN)
Glucoraphanin
Indole-3-carbinol (I3C)
Glucobrassicin
[25]
2.2.5. Vai trò của glucosinolate thông qua các isothiocyanate

2.2.5.1. Ngăn chặn ung thƣ
Glucosinolate tác dụng lên enzyme chuyển hóa tham gia tạo thành chất gây ung
thư. Enzyme chuyển hóa đóng vai trò quan trọng trong chuyển hóa hoặc loại bỏ các
hóa chất, bao gồm thuốc, độc tố, và chất gây ung thư. [25]
Một số procarcinogen (tiền thân của chất gây ung thư) được chuyển hóa bởi
enzyme phase I, như cytochrome P450 (CYP), trở thành chất gây ung thư có khả năng
gắn kết với DNA và gây đột biến. Nếu ức chế enzyme CYP thì có thể ngăn ngừa sự
phát triển của bệnh ung thư. Isothiocyanate, bao gồm PEITC và BITC, đã được chứng
minh là có khả năng ức chế enzyme CYP ở động vật (Conaway và cs, 2002; Hetch,
2000).
Nhiều isothiocyanate, đặc biệt là SFN (sulforaphane), là chất cảm ứng mạnh của
enzyme phase II trong việc phục hồi tế bào (Fimognari và cs, 2007; Zhang, 2004). Các
enzyme phase II, gồm GST (glutathione S-transferase), UDP-glucuronosyl transferase
(UGT), quinone reductase, và glutamate cysteine ligase, đóng vai trò quan trọng trong
việc bảo vệ DNA tế bào không bị tổn thương bởi chất gây ung thư và chất oxy hóa
(Kensler và cs, 2004).
Chƣơng 2. Tổng quan tài liệu


- 16 -


Hình 2.5. Cơ chế ngăn chặn ung thƣ của glucosinolate [12]
2.2.5.2. Bảo toàn chu trình tế bào
Sau khi tế bào phân chia, nó đi qua một chuỗi các giai đoạn gọi là chu kì tế bào
trước khi phân chia lại. Nếu DNA bị tổn thương, chu trình tế bào có thể bị tạm ngừng
để sửa chữa DNA. Nếu DNA không thể sửa chữa, tế bào sẽ chết (Stewart, 2003). Việc
chu kỳ tế bào bị khiếm khuyết có thể dẫn đến đột biến, là tiền đề của ung thư.
Một số isothiocyanate, bao gồm AITC, BITC, PEITC, và SFN, có khả năng giảm
thiểu khiếm khuyết diễn ra trong chu kì tế bào (Zhang, 2004).

2.2.5.3. Kháng viêm
Sự viêm nhiễm làm thúc đẩy tế bào phát triển và ức chế apoptosis (cơ chế gây
chết tế bào trong cơ thể), dẫn đến tăng nguy cơ ung thư (Steele và cs, 2003).
SFN và PEITC đã được nghiên cứu làm giảm khả năng gia tăng của các tế bào
viêm nhờ bạch cầu, đồng thời các hợp chất này cũng làm giảm hiện tượng DNA liên
kết với NF-kappaB, yếu tố phiên mã truyền tín hiệu viêm (Gerhauser và cs, 2003;
Heiss và cs, 2001).