Xác định trình tự gen tổng hợp isoflavone phân lập từ đậu tương

i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

NGÔ THỊ MỸ DIỆU

XÁC ĐỊNH TRÌNH TỰ GEN TỔNG HỢP ISOFLAVONE
PHÂN LẬP TỪ ĐẬU TƢƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




ii

Thái Nguyên - 2015
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

NGÔ THỊ MỸ DIỆU

XÁC ĐỊNH TRÌNH TỰ GEN TỔNG HỢP ISOFLAVONE
PHÂN LẬP TỪ ĐẬU TƢƠNG
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 60420201

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN VŨ THANH THANH

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




iii

Thái Nguyên-2015
DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT
bp

base pair (cặp bazơ)

cDNA

complementary DNA

CHI
cs

Chalcone isomerase
cộng sự

DEPC

diethyl pyrocarbonate

DNA

deoxyribosenucleic acid

dNTP

deoxynucleoside triphosphate

EDTA

Ethylene diamine tetraacetic acid

E. coli

Escherichia coli

IFS
IPTG
kb
kDa
mRNA

Isflavone synthase
Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside
kilo base
kilo Dalton
messenger ribonucleic acid

PCR

Polymerase chain reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp)

RNA

Ribonucleic acid

TAE

Tris-acetate-EDTA

X-gal

5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galacto-pyranoside

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




iv

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của hạt đậu tương ............................................. 8
Bảng 1.2. Hàm lượng amino acid không thay thế trong protein đậu tương ..... 8
Bảng 1.3. Các acid béo có giá trị dinh dưỡng cao ............................................ 9
Bảng 1.4. Thành phần vitamin trong đậu tương .............................................. 9
Bảng 1.5. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới ....................................... 12
Bảng 1.6. Tình hình sản xuất đậu tương ở Việt Nam những năm gần đây....... 13
Bảng 2.1. Danh mục các thiết bị đã sử dụng ..................................................... 28
Bảng 2.2. Thành phần của phản ứng tổng hợp cDNA ...................................... 30

Bảng 2.3. Cặp mồi nhân gen IFS1 .................................................................... 30
Bảng 2.4. Thành phần phản ứng nhân gen IFS1 ............................................... 31
Bảng 2.5. Chu kì nhiệt của phản ứng PCR nhân gen IFS1 ............................... 31
Bảng 2.6. Thành phần phản ứng nối gen IFS1 vào vector pBT........................ 33
Bảng 3.1. Các trình tự đoạn mã hoá của gen IFS1 mang mã số trên Ngân hàng
gen quốc tế NCBI được sử dụng để phân tích .................................................. 41
Bảng 3.2. Sự sai khác về trình tự nucleotide của gen IFS1 của 2 giống đậu tương
DT84 và DT2008 với trình tự có mã số FJ483836, FJ770473 và NM_001249093
trên ngân hàng gen NCBI .................................................................................. 43
Bảng 3.3. Hệ số tương đồng nucleotide của gen IFS1 ở 2 giống đậu tương DT84
và DT2008 với trình tự có mã số FJ483836, FJ770473 và NM_001249093 trên
ngân hàng NCBI ................................................................................................ 46
Bảng 3.4. Sự sai khác về trình tự amino acid suy diễn của protein IFS1 ở 2 giống
đậu tương DT84 và DT2008 với trình tự có mã số FJ483836, FJ770473 và
NM_001249093 trên ngân hàng NCBI ............................................................. 48

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




v

Bảng 3.5. Hệ số tương đồng amino acid suy diễn của protein IFS1 của 2 giống
đậu tương DT84 và DT2008 với FJ483836, FJ770473 và NM_001249093 trên
NCBI ................................................................................................................. 49
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc hoá học của các aglucone. .................................................. 15
Hình 1.2. Cấu trúc hoá học của các ß-Glucoside .............................................. 15
Hình 1.3. Con đường sinh tổng hợp isoflavone ................................................ 23

Hình 1.4. Sơ đồ mô tả gen IFS1 ở cây đậu tương ............................................. 25
Hình 1.5. Sơ đồ mô tả protein IFS1 ở đậu tương .............................................. 26
Hình 2.1. Cấu trúc vector pBT .......................................................................... 33
Hình 3.1. Hình ảnh điện di kết quả PCR nhân gen IFS1 từ 2 giống đậu tương
DT84 và DT2008 .............................................................................................. 37
Hình 3.2. Hình ảnh điện di kiểm tra sản phẩm PCR tinh sạch ......................... 38
Hình 3.3. Hình ảnh điện di kiểm tra sản phẩm PCR plasmid ........................... 40
Hình 3.4. So sánh trình tự nucleotide của gen IFS1 ở giống DT84 và DT2008
với FJ483836, FJ770473 và NM_001249093 ................................................... 42
Hình 3.5. So sánh trình tự amino acid suy diễn của giống DT84 và DT2008 với
FJ483836, FJ770473 và NM_001249093 trên NCBI ....................................... 47

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




vi

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Cây đậu tương (Glycine max. (L) Merrill) thuộc họ đậu là cây thực phẩm
và cũng là loại cây công nghiệp ngắn ngày quan trọng có giá trị dinh dưỡng và
giá trị kinh tế cao. Cây đậu tương dễ trồng, khả năng thích nghi rộng, năng suất
cao nên đã được trồng ở khắp năm châu, trở thành cây lương thực quan trọng
thứ tư sau lúa mì, lúa nước và ngô. Sản phẩm hạt đậu tương có hàm lượng
protein cao, từ 20-40%, dễ tan và chứa hầu hết các loại amino acid cần thiết cho
cơ thể con người. Ngoài ra, giống như các cây trồng họ đậu khác, cây đậu tương
còn được trồng để cải tạo đất nhờ vào bộ rễ với các nốt sần chứa hàng tỷ vi

khuẩn cố định đạm Rhizobium japonicum giúp tăng giá trị dinh dưỡng cho đất,
giúp cho cây trồng vụ sau phát triển tốt hơn.
Những năm gần đây, diện tích trồng đậu tương và năng suất đậu tương trên
toàn thế giới không ngừng tăng lên, trong đó bốn nước có sản lượng đậu tương
đứng đầu, chiếm khoảng 80% sản lượng đậu tương được sản xuất là Mỹ, Brazil,
Argentina, và Trung Quốc.
Ở Việt Nam, cây đậu tương đã được canh tác từ lâu đời và ngày càng được
ưu tiên trong hệ thống nông nghiệp. Ngoài việc cung cấp thực phẩm cho con
người, thức ăn cho gia súc, đậu tương còn là nguồn nguyên liệu cho công nghiệp
và là một mặt hàng xuất khẩu [1].

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




2

Sản phẩm thực phẩm từ đậu tương rất đa dạng và được sử dụng quen thuộc
từ lâu trong các gia đình như các loại đậu phụ, giá tương, bột đậu tương, sữa đậu
nành, tào phớ, chao, tương, nước sốt,… vì giá trị dinh dưỡng và mùi vị thơm
ngon. Tuy nhiên ngày nay, xã hội phát triển, đời sống người dân được nâng cao,
người ta đã bắt đầu chú ý đến các loại thực phẩm không chỉ thơm ngon mà còn
tốt cho sức khoẻ, thì khả năng ngăn ngừa và điều trị bệnh tật của đậu tương cũng
đang được chú ý đến. Ngoài giá trị dinh dưỡng, đậu tương và những món ăn chế
biến từ đậu tương còn có giá trị phòng và chữa bệnh. Đậu tương có tác dụng làm
trẻ hoá cơ thể con người, tăng cường sinh lực, tăng trí nhớ và tái tạo các mô, làm
cứng xương và tăng sức đề kháng của cơ thể với các loại bệnh tật, kể cả các
bệnh nan y như ung thư, tiểu đường, mỡ máu, tim mạch, bệnh thận [5], [6], [24].
Đậu tương từ thực phẩm đã và đang được nghiên cứu dưới vai trò là cây

dược phẩm. Các nghiên cứu cho thấy ngoài hàm lượng protein và lipip cao trong
đậu tương còn chứa nhiều khoáng chất, các sinh tố nhóm B và đặc biệt là các
hoá chất thảo mộc, trong đó quan trọng nhất là các isoflavone.
Isoflavone là một hoạt chất có nguồn gốc từ thực vật có cấu trúc tương tự
như hormone kích thích tố sinh dục phái nữ (female hormone estrogen) và sự
vận hành giống như estrogen. Vì thế các nhà khoa học còn gọi nó là estrogen
thảo mộc (phytoestrogens). Những nghiên cứu đã chỉ ra rằng isoflavone đậu
tương không chỉ có tác dụng phòng mà còn có khả năng điều trị nhiều căn bệnh
nan y của thời đại như giảm triệu chứng vận mạch ở phụ nữ độ tuổi mãn kinh,
tái tạo mô cơ xương, giảm nguy cơ bệnh tim mạch, tăng cường chức năng thận,
làm chậm chứng suy giảm nhận thức, ngăn chặn ung thư, đặc biệt là các bệnh
ung thư liên quan đến hormone như ung thư tử cung, ung thư vú, ung thư tuyến
tiền liệt [29], [35], [36], [43].
Đã có nhiều nghiên cứu về hoạt tính và tác dụng của isoflavone đậu tương
cũng như phương pháp tách chiết, sản xuất và ứng dụng sản phẩm này, nhưng
những nghiên cứu sâu hơn về di truyền đối với gen tổng hợp isoflavone vẫn còn
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




3

rất hạn chế. Hàm lượng isoflavone trong hạt đậu tương khá cao, cao nhất trong
các loại hạt đậu. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ứng dụng hoạt chất isoflavone
làm dược phẩm của con người, yêu cầu đặt ra là phải nâng cao hơn nữa hàm
lượng isoflavone trong hạt đậu tương. Phân lập và xác định trình tự gen tổng
hợp isoflavone là bước đầu tiên tạo tiền đề cho những nghiên cứu tiếp theo như
nghiên cứu về chức năng của gen, thiết kế vector chuyển gen.. nhằm đạt mục
đích nâng cao hàm lượng isoflavone trong hạt đậu. Xuất phát từ yêu cầu đó,

chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Xác định trình tự gen tổng hợp isoflavone
phân lập từ đậu tương”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định được sự sai khác trong trình tự gen IFS1 tổng hợp isoflavone và
protein suy diễn phân lập từ 2 giống đậu tương DT2008 và DT84.
3. Nội dung nghiên cứu
- Khuyếch đại, chọn dòng và xác định trình tự gen IFS1 của 2 giống đậu
tương nghiên cứu.
- So sánh trình tự gen IFS1 đã phân lập của 2 giống đậu tương nghiên cứu
với trình tự đã công bố trên ngân hàng GenBank.
- So sánh trình tự amino acid suy diễn của protein IFS1 của 2 giống đậu
tương nghiên cứu.

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




4

Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. CÂY ĐẬU TƢƠNG
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu tƣơng
Cây đậu tương hay còn gọi là cây đậu nành có tên khoa học là Glycine max
(L.) Merrill, là loại cây ăn hạt, thân thảo thuộc họ đậu (Fabaceae), có bộ nhiễm
sắc thể 2n=40. Cây đậu tương thuộc:
Giới

: Plantae

Ngành

: Magnoliophyta

Lớp

: Magnoliopsida

Bộ

: Fabales

Họ

: Fabaceae

Phân họ

: Faboideae

Giống

: Glycine

Loài

: max

Cây đậu tương là cây trồng có lịch sử lâu đời. Theo các tài liệu nghiên cứu
thì cây đậu tương có nguồn gốc từ vùng Mãn Châu phía Bắc Trung Quốc từ thời
các triều đại Phong kiến, trong đó nhiều tài liệu cho rằng cây đậu tương được
thuần hoá dưới triều đại Shang, hay còn gọi là triều đại nhà Thương, vào khoảng
thế kỉ XVII đến thế kỉ XI trước Công Nguyên. Từ đây cây đậu tương được lan
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




5

truyền sang Nhật Bản, Triều Tiên vào khoảng thế kỷ thứ VIII, sau đó truyền bá
sang các nước châu Á khác như Thái Lan, Malaysia, Hàn Quốc, Việt Nam.. Đến
thế kỷ XVII, cây đậu tương được giới thiệu vào Châu Âu bởi các nhà thực vật
học và được đặt tên là Glicine max. Đến thế kỷ XVIII cây đậu tương mới được
du nhập vào Mỹ trên những thuyền hàng có hành trình xa từ Trung Quốc. Cây
đậu tương được du nhập vào Châu Âu trước nhưng do khí hậu và đất đai ở đây
không mấy phù hợp nên việc trồng trọt đậu tương tại Mỹ phát triển nhanh chóng
hơn nhiều. Cho đến ngày nay, Mỹ vẫn là một trong những quốc gia đứng đầu về
sản xuất sản phẩm hạt đậu tương [2], [4], [6], [10].
Ngày nay, cây đậu tương đã trở nên phổ biến và được trồng phổ biến ở rất
nhiều nước trên thế giới, trở thành cây thực phẩm có giá trị kinh tế cao, quan trọng
nhất trong các loại cây thuộc họ đậu, nhờ vào những đặc điểm ưu việt vượt trội so
với các loại cây đậu khác, như hàm lượng protein, lipit cao, chứa nhiều vitamin, các
hoáng chất và nhiều loại hoá chất thảo mộc có lợi cho sức khoẻ con người.
1.1.2. Đặc điểm sinh học
Cây đậu tương là loại cây thân thảo, hằng năm. Thân cây mảnh, cao từ
0,8m đến 0,9m, có lông, cành hướng lên phía trên. Một cây đậu tương hoàn
chỉnh bao gồm rễ, thân, lá, hoa, quả và hạt [6].

Rễ
Đậu tương là cây rễ cọc, bộ rễ gồm có rễ cái (rễ chính) và các rễ bên (rễ
phụ). Rễ cái có thể ăn sâu vào đất đến 150 cm hoặc sâu hơn, nhưng trong điều
kiện bình thường chỉ ăn sâu vào khoảng 20-30 cm. Điểm đặc biệt của bộ rễ đậu
tương là trên rễ, cả rễ cái và rễ bên, có chứa các nốt sần. Nốt sần là phần vỏ rễ
phình ra và trong đó có hàng tỷ vi khuẩn Rhizobium japonicum sinh sống. Vi
khuẩn này hình gậy, sống trong đất, có khả năng đi vào rễ và cố định đạm từ khí
trời, với lượng đạm cung cấp cho cây khoảng 30-60kg/ha [10].
Thân, cành
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




6

Đậu tương là cây thân thảo, thân hình tròn, chia đốt, ít phân cành. Trên thân
đậu tương có nhiều lông nhỏ. Thân đậu tương thường đứng, cũng có khi thân bò
hay nửa bò, thường có màu xanh hoặc màu tím, chiều cao trung bình 0,5-1,2m,
cao nhất có thể lên đến 1,5m.
Cành mọc ra từ các đốt trên thân, hướng lên trên. Số cành trên thân nhiều
hay ít phụ thuộc vào giống, đất đai và kỹ thuật canh tác. Nhiều giống đậu tương
chỉ có 1-2 cành hoặc không có cành. Các cành mọc ra ở đốt thứ nhất hoặc đốt
thứ 2 trên cây sẽ mập và khoẻ hơn các cành bên trên. Cành cùng với thân chính
sẽ tạo thành tán cây đậu tương [6], [10].
Lá
Lá mọc cách, có 3 loại chính là lá mầm, lá đơn, lá kép. Lá có nhiều hình
dạng khác nhau như hình trái xoan, trứng, tròn, dài, ô van, mũi lá gần nhọn,
không đều ở gốc. Mặt lá thường có nhiều lông trắng.
Lá mầm (lá tử diệp): Lá mầm mới mọc có màu vàng hay xanh lục, khi tiếp

xúc với ánh sáng thì chuyển sang màu xanh. Hạt giống to thì lá mầm chứa nhiều
dinh dưỡng nuôi cây mầm, khi hết chất dinh dưỡng lá mầm sẽ khô héo đi.
Lá nguyên (lá đơn): Lá nguyên xuất hiện sau khi cây mọc từ 2-3 ngày và
mọc phía trên lá mầm. Lá đơn mọc đối xứng nhau. Lá đơn to màu xanh bóng là
biểu hiện cây sinh trưởng tốt. Lá đơn nhọn gợn sóng là biểu hiện cây sinh trưởng
không bình thường.
Lá kép: Mỗi lá kép có 3 lá chét, có khi 4-5 lá chét. Lá kép mọc so le, lá kép
thường có màu xanh tươi khi già biến thành màu vàng nâu. Cũng có giống khi
quả chín lá vẫn giữ được màu xanh. Phần lớn trên lá có nhiều lông tơ. Số lượng
lá kép nhiều hay ít, diện tích lá to hay nhỏ chi phối rất lớn đến năng suất và phụ
thuộc vào thời vụ gieo trồng. Các lá nằm cạnh chùm hoa nào giữ vai trò chủ yếu
cung cấp dinh dưỡng cho chùm hoa ấy. Nếu vì điều kiện nào đó làm cho lá bị úa
vàng thì quả ở vị trí đó thường bị rụng hoặc lép.
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




7

Hoa
Đậu tương có hoa dạng cánh bướm, ống đài năm cánh không bằng nhau.
Hoa có màu trắng hay tím xếp thành chùm ở nách lá, đầu cành hoặc thân, mỗi
nách lá mang một chùm hoa, mỗi chùm hoa có từ 1-10 hoa, thường là 7-8 hoa.
Đậu tương là cây có hoa lưỡng tính, hoàn toàn tự thụ phấn. Cây ra hoa sớm hay
muộn, thời gian ra hoa tuỳ thuộc vào giống và thời vụ gieo do chịu ảnh hưởng
phối hợp của ánh sáng và nhiệt độ. Điều kiện thích hợp cho sự nở hoa là ở nhiệt
độ 25-280C, ẩm độ không khí 75-80%, ẩm độ đất 70-80%. Cây đậu tương cho
nhiều hoa nhưng tỷ lệ hoa không thành quả chiếm 20-80%.
Quả và hạt

Quả thõng, hình lưỡi liềm, gân bị ép, trên quả có nhiều lông mềm màu vàng,
thắt lại giữa các hạt. Quả đậu tương thuộc loại quả giáp, khi chín thì quả chuyển
sang màu vàng hoặc xám. Mỗi quả có từ 1-4 hạt. Quả đậu tương gồm 2 nửa của lá
noãn, nối với nhau ở phần bụng và lưng. Trên cả 2 đường nối biểu bì của quả
cong vào phía trong tạo nên một lớp nhu mô thẳng đứng, lớp nhu mô này tách mô
dẫn thành 2 vùng giúp quả tách ra khi quả chín.
Hạt đậu tương cũng như hạt của nhiều loại họ đậu khác là không có nội nhũ
mà chỉ có một lớp vỏ bao quanh một phôi lớn. Trong hạt, phôi thường chiếm
2%, 2 lá tử điệp chiếm 90% và vỏ hạt 8% tổng khối lượng hạt. Hình dạng hạt có
nhiều hình như hình cầu, dẹt, dài và oval. Màu sắc rốn hạt khác nhau đặc trưng
cho từng giống. Hạt có kích thước to nhỏ khác nhau tuỳ theo từng giống, khối
lượng hạt trung bình khoảng 200-400mg/hạt [2], [3], [6].
1.1.3. Thành phần dinh dƣỡng trong hạt đậu tƣơng
Thành phần hóa học trong hạt đậu tương gồm: 35-45% protein, 15-20%
chất béo, khoảng 35% carbohydrates, nước khoảng 8%, các chất vô cơ khoảng
5%, các muối khoáng Na, K, Ca, S, P, Mg, Fe, các vitamin A, B1, B2, D, E, F,
các enzyme, sáp, nhựa và cellulose.
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




8

Đậu tương có thành phần dinh dưỡng cao, là thức ăn vô cùng bổ dưỡng.
Hàm lượng protein trung bình khoảng 35-45% và cao gấp đôi so với các loại đậu
khác. So với thịt động vật, đậu tương có nhiều chất dinh dưỡng hơn: 100 gr đậu
tương có 411 calo; 34 gr đạm; 18 gr béo; 165mg calcium; 11mg sắt; trong khi đó
thịt bò loại ngon chỉ có 165 calo, 21gr đạm; 9gr béo; 10mg calcium và 2,7 mg
sắt. Ngoài ra, trong hạt đậu tương còn có nhiều vitamin B hơn bất cứ loại đậu

nào. Đậu tương cũng chứa nhiều vitamin A, D và các chất khoáng [5], [7], [10].
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của hạt đậu tƣơng
Thành phần, % trọng lƣợng khô

Các phần của
hạt đậu tƣơng

Protein (%)

Lipid (%)

Tro (%)

Carbohydrat (%)

Hạt nguyên

40

20

4,9

35

Tử diệp

43

23

5

29

Vỏ hạt

8,8

1

4,3

86

Phôi

41

11

4,4

43
Nguồn [7].

Hạt đậu tương có tỷ lệ thành phần protein cao và còn là nguồn cung cấp
protein hoàn chỉnh vì chứa một lượng đáng kể các amino acid không thay thế
cần thiết cho cơ thể như: leucine, isoleucine, methionine, valine, tryptophan,
phenylalanine, threonine, lysine. Hàm lượng của các chất amino acid này tương

đương với hàm lượng của các chất amino acid trứng gà đặc biệt là tryptophan
gần gấp rưỡi của trứng [5], [24].
Bảng 1.2. Hàm lượng amino acid không thay thế trong protein đậu tương

Acid amin

Trp

Leu

Ile

Val

Thr

Lys

Met

Phe

Giá trị

1,1%

8,4%

5,8%

5,8%

4,8%

6,0%

1,4%

3,8%

Nguồn [24].
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




9

Trong hạt đậu tương còn chứa hàm lượng dầu béo cao hơn các loại đậu đỗ
khác nên được coi là cây cung cấp dầu thực vật. Hàm lượng lipid trong đậu
tương khoảng 15-20%, lipid của đậu tương chứa một tỷ lệ các acid béo chưa no
cao gồm: oleic, linoleic và linolenic acid, 2 acid béo linoleic và linolenic không
thể thiếu đối với cơ thể [10], [24].
Bảng 1.3. Các acid béo có giá trị dinh dƣỡng cao
Dạng

Không no

No

Các acid béo

Giá trị

Acid linoleic

52-65%

Acid linolenoic

2-3%

Acid oleic

25-36%

Acid panmitic

6-8%

Acid stearic

3-5%

Acid arachidoic

0,1-1,0%
Nguồn [24].

Hạt đậu tương cũng chứa khá nhiều các loại vitamin, cả tan trong dầu và

tan trong nước, đặc biệt là hàm lượng của vitamin B2 và B1. Ngoài ra, trong đậu
tương còn có các loại vitamin như: PP, A, E, K, C, D,…
Trong hạt đậu tương khô chứa khoảng 5% khoáng, với các nguyên tố
khoáng đa lượng như muối của K, P, Mg, S, Ca, Cl, Na. Hàm lượng trung bình
của các nguyên tố khoáng này nằm trong khoảng 0,2-2,1%. Những nguyên tố
khoáng vi lượng gồm có: Cu, Zn, Fe, Co, Pb, I, Se, Mn, Cd,… Hàm lýợng của
những nguyên tố khoáng vi lượng này dao động khoảng 0,01-140 ppm [10], [24].
Bảng 1.4. Thành phần vitamin trong đậu tƣơng
Thành phần

Đơn vị

Hàm lƣợng

Thiamine

g/g

6,25-6,85

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




10

g/g

0,92-1,19

-tocopherol

g/g

10,9-28,4

-tocopherol

g/g

150-190

-tocopherol

g/g

24,6-72,5

Riboflavine

Vitamine E

Nguồn [24].
Những thành phần hóa thảo mộc trong đậu tương gồm có: isoflavone,
saponins, lecithin, trypsin inhibitor, lectins, phytosterol,…
Lecithin (phosphatidyl choline)
Trong đậu tương lecithin chiếm khoảng 0,5-1,5%. Lecithin là một nguồn
quan trọng của choline. Lecithin là nguồn cung cấp nhóm methyl cần thiết cho
sự trao đổi chất bình thường, tham gia xây dựng cấu trúc tế bào. Lợi ích về mặt

chữa bệnh của lecithin bao gồm: giảm nguy cơ mắc các bệnh về tim mạch, ngăn
ngừa sự phát triển bất thường của bào thai, giúp tăng cường trí nhớ, ngăn ngừa
hoặc làm giảm tác dụng phụ của một số loại thuốc.
Saponins
Trong protein đậu tương có chứa 0,1-0,3% saponins. Nhiều nghiên cứu cho
thấy rằng saponins có nhiều công dụng tích cực như: giảm lượng cholesterol
trong máu, ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào ung thư, tăng cường khả năng
miễn dịch của cơ thể.
Trypsin inhibitors
Có 2 loại chất ức chế trypsin được phân lập ra từ đậu tương là: Kunitz
trypsin inhibitor và Bowman-Birk (BB) inhibitor. Hai chất này đều có khả năng
ức chế enzyme trypsin trong cơ thể người, riêng BB inhibitor còn có khả năng
ức chế chymotrypsin. Các trypsin inhibitors này dễ bị phá hủy bởi nhiệt. Nhiều
nghiên cứu mới đây cho thấy rằng, các trypsin inhibitors có thể là nguyên nhân

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




11

gây ra chứng phình to tuyến tụy ở trẻ nhỏ. Bên cạnh đó, người ta cũng thấy được
rằng BB inhibitor cũng có khả năng ngăn ngừa các tác nhân gây ra ung thư.
Lectins
Lectins hay còn được biết với tên là hemagglutinins, lectins được hình
thành từ sự liên kết của 4 hyroxyproline. Lectins rất tốt cho sức khỏe như: làm
giảm lượng insulin trong máu, giảm suy thoái của gan và thận.

Phenolic acid

Phenolic axit là một hoá thảo chống oxy hoá anti - oxidant và phòng ngừa
các nhiễm sắc thể khỏi bị tấn công bởi những tế bào ung thư.
Omega - 3 fatty acid
Omega - 3 fatty axit là loại chất béo không bão hoà có khả năng làm giảm
luợng cholesterol xấu đồng thời giúp làm gia tăng lượng cholesterol tốt trong máu.
Phytosterols
Hạt đậu tương chứa khoảng 0,3-0,6 mg/g là phytosterols, trong đó stanol
chiếm khoảng 2%. Campesterol, -sitosterol, stigmasterol là 3 phytosterol
chính. Khi các sterols bị hydro hóa ta sẽ thu được stanol. Cấu trúc của sterol và
stanol thì tương tự với cấu trúc của cholesterol động vật. Mặc dù phytosterol có
cấu trúc tương tự như cholesterol, nhưng chúng lại có khả năng làm giảm hàm
lượng cholesterol trong máu giúp giảm nguy cơ về các bệnh tim mạch.
Isoflavone
Trong số các hoá chất thảo mộc trong đậu tương thì isoflavone đang được
quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học vì những tính năng vượt trội trong
phòng và điều trị nhiều căn bệnh [5], [24].
1.1.4. Tình hình sản xuất đậu tƣơng trên thế giới và ở Việt Nam

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




12

Đậu tương là cây trồng có dầu quan trọng nhất trên thế giới và là cây lương
thực quan trọng thứ 4 sau lúa mì, lúa nước và ngô. Cùng với khả năng thích ứng
rộng nên đậu tương đã được trồng phổ biến ở hầu khắp mọi nơi trên thế giới,
nhưng tập trung nhiều nhất ở châu Mỹ và châu Á. Khoảng 80% sản lượng đậu
tương được sản xuất ở 4 nước là Mỹ , Brazil, Argentina và Trung Quốc [1].

Những năm qua, sản xuất đậu tương trên thế giới liên tục tăng lên cả về
diện tích sản xuất và sản lượng. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới
những năm gần đây như sau:

Bảng 1.5. Tình hình sản xuất đậu tƣơng trên thế giới
Chỉ tiêu

Diện tích

Năng xuất

Sản lƣợng

(triệu ha)

(tạ/ha)

(triệu tấn)

2008

96,44

23,97

231,24

2009

99,01

22,54

223,26

2010

102,62

25,82

265,05

2011

103,60

25,29

262,04

2012

106,62

23,74

253,14

Năm

Nguồn: FAOSTAT database[50].
Ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống cây trồng, các nhà khoa
học đã tạo ra được các giống đậu tương vượt trội về năng suất. Hầu hết các
giống đậu tương ở Mỹ và khoảng 1/3 giống đậu tương Brazil là đậu tương biến
đổi gen năng suất cao. Ngày nay, ứng dụng công nghệ sinh học hiện đại người ta
đã tạo ra được những giống đậu tương mới có nhiều ưu điểm nổi bật như hàm
lượng dầu cao, chịu được thuốc diệt cỏ, chịu nóng, lạnh, chịu hạn [8].

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




13

Ở Việt Nam, hiện nay đậu tương có vị trí quan trọng trong ngành sản xuất
nông nghiệp. Hạt đậu tương vừa là nguồn nguyên liệu sản xuất thực phẩm cho
người vừa là nguồn cung cấp thức ăn chăn nuôi. Trồng cây đậu tương cũng như
các cây họ đậu khác còn có tác dụng cải tạo đất.
Cây đậu tương được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau của nước ta.
Trong đó vùng đồng bằng sông Hồng có diện tích trồng đậu tương lớn nhất cả
nước với 73.400 ha chiếm 38% diện tích cả nước. Tiếp đến là các vùng Đông
Bắc (24,9%), Tây Nguyên (12,7%), Tây Bắc (10,7%), đồng bằng sông Cửu
Long (8,4%). Các vùng Bắc Trung Bộ, duyên hải Nam Trung Bộ và Đông Nam
Bộ diện tích chỉ có vài nghìn ha. Cây đậu tương được trồng như cây trồng chính
hoặc cây trồng xen vào nhiều thời điểm khác nhau trong năm nên có cả vụ xuân,
hè và vụ đông [1].
Hiện nay diện tích sản xuất đậu tương của cả nước đang có xu hướng tăng
lên nhưng mức tăng không nhiều và không ổn định, sản lượng đậu tương vẫn còn

khá hạn chế. Mặc dù đã bắt đầu tiến hành sản xuất trên quy mô công nghiệp từ
năm 2011 nhưng Việt Nam vẫn tiếp tục phải nhập khẩu phần lớn lượng bột đậu
tương nhằm bù đắp sự thiếu hụt về thực phẩm protein trong nước và đáp ứng nhu
cầu ngày càng tăng của ngành công nghiệp thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng thủy
sản. Về năng suất, đậu tương của Việt Nam đứng thứ 3 trong số 6 nước trồng đậu
tương của khu vực ASEAN là Lào, Campuchia, Myanmar, Philippines, Thái Lan
và Việt Nam. Khi so sánh với năng xuất của các trung tâm sản xuất đậu tương
như Mỹ, Brazzil thì năng suất đậu tương Việt Nam còn thấp [1], [49].
Bảng 1.6. Tình hình sản xuất đậu tương ở Việt Nam những năm gần đây
Chỉ tiêu
Năm
2008

Diện tích

Năng xuất

Sản lƣợng

(nghìn ha)

(tấn/ha)

(nghìn tấn)

192,1

1,39

267,6

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




14

2009

146,2

1,46

213,6

2010

197,8

1,51

298,6

2011

181,1

1,47

266,9

2012

120,8

1,45

175,3

2013

117,8

1,43

168,4
Nguồn: Tổng cục thống kê.

Việt Nam tiếp tục phụ thuộc chủ yếu vào nhập khẩu dầu tinh luyện nhằm
đáp ứng nhu cầu tiêu dùng, mặc dù hoạt động sản xuất đậu tương trong nước đã
được phổ biến rộng rãi trên cả nước từ năm 2011. Điều kiện thời tiết không
thuận lợi đã khiến sản lượng đậu tương nước ta năm 2013 giảm 3% so với năm
2012, xuống còn 168 nghìn tấn. Quy mô sản xuất nhỏ lẻ so với các loại cây
trồng khác chính là nguyên nhân khiến ngành đậu tương vẫn không đáp ứng
được nhu cầu tiêu thụ trong nước.
1.2. THÀNH PHẦN VÀ HOẠT TÍNH CỦA ISOFLAVONE ĐẬU TƢƠNG
1.2.1. Thành phần của isoflavone đậu tƣơng
Isoflavone là một loại flavonoid có trong đậu tương và đặc biệt có hàm
lượng cao nhất trong mầm đậu. Isoflavone dạng tự do có 3 loại genistein,

daidzein và glycitein (isoflavone aglucone). Ngoài dạng isoflavone tự do trong
hạt đậu tương còn có isoflavone dạng liên hợp glucoside, glucoside acetyl và
dạng malonyl [37].
Năm 2005, các nhà khoa học Brazil đã tiến hành phân tích 18 mẫu đậu tương
nhằm xác định thành phần lớp chất isoflavone. Kết quả cho thấy isoflavone trong
đậu tương là một hợp chất phenolic gồm có: aglucone (daidzein, genistein và
glycitein), ß - glucoside (genistin, daidzin, glycitin), ß - glucoside kết hợp với
nhóm malonyl ( 6’ - O - malonyldaidzin, 6’ - O - malonylgenistin và 6’ - O -

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




15

malonylglycitin), ß - glucoside kết hợp với nhóm acetyl ( 6’ - O - acetyldaidzin, 6’
- O - acetylgenistin và 6’ - O - acetylglycitin) [31].
Các nhà khoa học Bồ Đào Nha cũng đã sử dụng các phương pháp sắc kí
HPLC/DAD và phổ UV để xác định thành phần của isoflavone trong 40 mẫu hạt
đậu tương. Sau khi nghiên cứu các khoa học gia khẳng định trong hạt đậu tương
các aglucone chiếm một lượng nhỏ, hợp chất chính trong hạt đậu tương là các
dẫn xuất malonyl và dẫn xuất axetyl của ß - glucoside [27].
Năm 2006 các nhà khoa học Hàn Quốc đã thực hiện một nghiên cứu so
sánh thành phần isoflavone trong phôi, lá mầm, hạt và vỏ hạt đậu tương. Kết
quả nhận được, tổng tỉ lệ trung bình của isoflavone là 2887μg/g trong phôi,
575μg/g trong hạt, 325μg/g trong lá mầm, 33μg/g trong vỏ hạt. Các nhà khoa
học cũng đã phân tách được 12 đồng phân isoflavone bằng phương pháp sắc kí
HPLC - PDA [16].
Cấu trúc cơ bản của isoflavone gồm 2 vòng bezen: A và B nối với một dị

vòng pyron [18].

Hình 1.1. Cấu trúc hoá học của các aglucone

Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




16

OH
OH

O

HO

OH

HO
O

O

O

Daidzin
OH

OH

OH

HO

O

OH

HO
O

O

O

Genistin
HO

OH

O
HO

O
O

HO

O

O

Glycitin

OH

Hình 1.2. Cấu trúc hoá học của các ß-Glucoside
Phần lớn các isoflavone trong đậu tương là ở dạng glucoside như genistin,
daidzin, glycitin. Tuy nhiên, dạng isoflavone này có hoạt tính sinh học thấp hơn
so với dạng aglucone (genistein, daidzein, glycitein). Matsura và cộng sự đã xác
định được trong đậu tương nảy mầm, isoflavone dạng aglucone tăng lên rất
nhiều do hoạt tính của β-glucosidase nội bào của đậu tương được kích hoạt bởi
quá trình nảy mầm. Enzyme này cắt liên kết β-glucoside trong phân tử genistin,
loại đi phân tử glucose để chuyển thành genistein [28].
Khi vào cơ thể, các isoflavone tự do đựợc hấp thu ở ruột non nhanh hơn so
với các isoflavone ở dạng glucoside. Sự chuyển hoá các isoflavone đáng chú ý vì
quá trình này tạo ra các sản phẩm có tác dụng mạnh hơn nhiều so với các chất ban
đầu. Hệ vi sinh đường ruột được chứng minh là có tầm quan trọng đặc biệt đối với
chuyển hoá và tính khả dụng của các isoflavone, khi chỉ có các động vật có hệ vi
sinh đường ruột mới được thấy có bài tiết sản phẩm chuyển hoá có tác dụng mạnh
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




17

(equol) của isoflavone. Một số nghiên cứu đánh giá mức độ thải trừ equol qua nước

tiểu cho thấy chỉ khoảng 33% cá thể người phương Tây chuyển hoá daidzein thành
equol. Sự khác nhau về chuyển hoá isoflavone có thể có những ảnh hưởng quan
trọng tới hoạt tính sinh học của các phytoestrogen này [35], [36].
1.2.2. Hoạt tính và tác dụng điều trị bệnh của isoflavone đậu tƣơng
1.2.2.1. Tác dụng của isoflavone trên phụ nữ ở tuổi mãn kinh
Các isoflavone trong đậu tương đã được biết đến với tác dụng estrogen yếu
hoặc hoạt tính giống với hormone nên còn được gọi là hormone thực vật phytoestrogen. Các chất có tác dụng “phytoestrogen” trong hạt đậu tương gồm
chủ yếu là daidzin, genistin.
Chất chuyển hoá chính của genistein là hydroxy - O - demethylangolensin.
Những chất chuyển hoá chính của daidzein là O - demethylan - golensin,
glyxitein và equol. Equol là thành phần rất quan trọng cho hoạt tính của
isoflavone đậu tương trong điều trị các triệu chứng mãn kinh, vì hoạt tính
estrogen của equol mạnh gấp 5 lần hoạt tính này của chất mẹ daidzein và lớn
gấp 2 lần hoạt tính của genistein [15].
Các estrogen tác dụng thông qua liên kết với các thụ thể estrogen trong tế
bào (có hai loại thụ thể ER là alphe ER (α ER) và beta ER (ß ER).
α ER có mặt tại màng trong tử cung, trong chất đệm của buồng trứng và ở
tuyến vú. Còn ß ER, tồn tại trong các tế bào nội mô của thành mạch máu, ở não,
thận và trong các tế bào của bàng quang và niệu đạo, trong tế bào của niêm mạc
ruột và phổi, tế bào xương. Do đó những tác dụng khi kích thích α ER sẽ khác
hẳn tác dụng khi kích thích ß ER.
Estradiol là hormon estrogen sinh lý chủ yếu, sẽ kích thích chủ yếu α ER và
cho những tác dụng nội tiết rất quen thuộc trên màng trong tử cung và ở vú. Trái
lại, genistein, daidzein và các chất chuyển hoá của chúng kích thích chủ yếu vào
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




18

ß ER, vì vậy rất khó có tác dụng trên màng trong tử cung và vú, trong khi đó lại
có nhiều tác dụng thuận lợi khác nhau trên các triệu chứng của mãn kinh.
Ái lực của isoflavone trong đậu tương tới ER thấp hơn ái lực của hormon
estrogen hàng 500 - 10000 lần. Vì vậy những tác dụng của isoflavone đậu tương
luôn yếu hơn rất nhiều so với tác dụng của hormon estrogen thực thụ, nên thoả
mãn được sự cân bằng tinh tế về hormon cần xác định sau khi mãn kinh [35].
Nghiên cứu thăm dò trên lâm sàng, đã chỉ ra những tác dụng có lợi của đậu
tương trên các triệu chứng vận mạch ở tuổi mãn kinh: isoflavone trong đậu tương
làm giảm cường độ bốc hoả, giảm số lần đổ mồ hôi đêm, nâng cao chất lượng
sống của phụ nữ mãn kinh. Phụ nữ dùng placebo sẽ thức giấc trung bình 1,89 lần
do bốc hoả và đổ mồ hôi, nhưng ở nhóm điều trị bằng isoflavone đậu tương, số
lần thức giấc giảm chỉ còn 1,52 lần.
Isoflavone trong đậu tương cũng giúp cho sự cải thiện toàn bộ về chất
lượng sống của phụ nữ mãn kinh. Ăn các thực phẩm giàu isoflavone đã cải
thiện rõ rệt những triệu chứng của tuổi mãn kinh (bốc hoả, đổ mồ hôi đêm, mất
ngủ, trầm cảm, khô âm đạo, đau khi giao hợp) so với ở nhóm phụ nữ dùng chế
độ dinh dưỡng thông thường [26].
Nghiên cứu bổ sung isoflavone đậu tương ở phụ nữ bị loãng xương trong
thời kỳ mãn kinh cho thấy isoflavone đậu tương làm tăng đáng kể mật độ
khoáng xương (BMD) lên 54% và giảm tiêu xương biểu hiện bởi giảm DPD
(deoxypyridinone) trong nước tiểu là 23% so với trị số cơ bản ở phụ nữ [44].
Hiệu quả của Isoflavone trên da của phụ nữ sau mãn kinh cũng đã được
nghiên cứu. Tiến hành nghiên cứu với những phụ nữ sau mãn kinh (n=30), trước
và sau khi điều trị với 100mg/ngày bằng chiết xuất đậu tương đậm đặc giàu
isoflavone trong thời gian 6 tháng. Kết quả của nghiên cứu này chứng minh rằng
bổ sung chiết xuất đậu tương đậm đặc giàu isoflavone trong 6 tháng làm tăng
đáng kể độ dầy lớp biểu mô, mạch máu, sợi đàn hồi và sợi collagen của da [11].
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN

19

Isoflavone đậu tương so với giả dược trong điều trị các triệu chứng về vận
mạch của thời kỳ mãn kinh đã được xem xét một cách hệ thống và phân tích
tổng hợp để xác định liệu can thiệp với đậu tương (cả chế độ ăn, chiết xuất hoặc
cô đặc) có làm giảm tỉ lệ phát sinh của cơn bốc hỏa ở phụ nữ mãn kinh so với
dùng giả dược. Các tiêu chí lựa chọn là: Các thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên,
có đối chứng giả dược, đã được công bố, các thử nghiệm trong vòng 12 tuần,
nghiên cứu lựa chọn các phụ nữ hậu mãn kinh bị ảnh hưởng bởi các cơn bốc hỏa
được cho là do mãn kinh (không bị ung thư). Can thiệp để được đánh giá là đậu
tương bổ sung ở các dạng sau: Bổ sung đậu tương cho chế độ ăn, chiết xuất đậu
tương hoặc đậu tương cô đặc (genistein hoặc daidzien). Kết quả tổng số 19
nghiên cứu được lựa chọn và đánh giá bất đồng nhất thấp nhất được nhận thấy
trong nhóm “isoflavone cô đặc”. Trong các nhóm “chiết xuất” và “ăn bổ sung”,
sự bất đồng nhất đạt ở mức trung bình, lần lượt là I (2) = 42% và 59,73%. Các
kết quả phối hợp chung và các kết quả của từng nhóm (theo loại bổ sung được
sử dụng) đều chỉ ra một khuynh hướng ủng hộ sử dụng đậu tương [13].

1.2.2.2. Tác dụng của isoflavone trong phòng và điều trị ung thư
Các thụ thể estrogen không chỉ có ở các cơ quan sinh sản, mà còn có ở
xương, gan, tim, và não. Các isoflavone có thể gắn với các thụ thể estrogen, bắt
chước hoặc ngăn cản tác dụng của estrogen. Các nhà khoa học quan tâm đến các
hoạt động chọn lọc của các phytoestrogen vì các tác dụng đối kháng estrogen
trên mô sinh sản có thể làm giảm các nguy cơ ung thư liên quan đến hormone
như ung thư vú, tử cung, tuyến tiền liệt [43].
Vai trò của các isoflavone trong việc ngăn chặn bệnh ung thư, đặc biệt là
các bệnh ung thư phụ thuộc vào hormone như màng trong tử cung, ở vú, buồng

trứng, ung thư tuyến tiền liệt thay đã được nghiên cứu rộng rãi. Kết quả cho thấy
các bệnh này rất ít phổ biến ở các nước phương Đông, nơi có chế độ ăn giàu đậu
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN




20

tương. Sự bài tiết nước tiểu cao của equol và enterolactone (các sản phẩm
chuyển hoá của isoflavone ở động vật có vú) đã được tìm thấy có liên quan đến
việc giảm đáng kể nguy cơ ung thư vú. Kết quả từ 26 nghiên cứu trên động vật
thực nghiệm về ung thư đã chỉ ra tác dụng bảo vệ trong 17 nghiên cứu (chiếm
65%), gồm có giảm nguy cơ ung thư, số khối u và không có nghiên cứu nào cho
thấy đậu tương làm tăng khối u [29].
Các nghiên cứu về thực nghiệm và lâm sàng đã chứng minh hiệu lực của
phytoestrogen làm giảm nguy cơ ung thư ở màng trong tử cung, ở vú và buồng
trứng. Kết quả chưa hoàn toàn chắc chắn, cần các nghiên cứu tiếp theo để mang
lại một kết luận rằng isoflavone đậu tương có thể ngăn ngừa hữu hiệu các loại u
nêu trên. Nhưng chắc chắn rằng isoflavone đậu tương không làm tăng nguy cơ
ung thư, mặc dầu isoflavone có tác dụng estrogen, có thể do isoflavone đậu
tương chủ yếu kích thích ß ER, mà ß ER lại hiếm gặp ở các cơ quan nhạy cảm
nhất với các u phụ thuộc estrogen [26].
Để hiểu được vai trò của genistein trong giai đoạn lâm sàng của bệnh ung
thư vú, người ta đã xem xét đến khả năng di căn. Nghiên cứu trên hầu hết các
mô hình động vật, trong đó khối u vú được gây ra bởi chất gây ung thư, đã
không có thành phần di căn. Trong một thử nghiệm ở chuột, các tế bào ung thư
vú ở người được gắn các protein huỳnh quang màu xanh lá cây được cấy ghép
và tăng trưởng. Các con chuột được cho ăn bổ sung theo chế độ ăn uống
isoflavone tự do hoặc một chế độ ăn uống có chứa 500 ppm genistein. Sau 5

tuần, phổi của chuột được kiểm tra sự hiện diện của các tế bào khối u gắn huỳnh
quang. Kết quả genistein không có hiệu lực vào kích thước của khối u, nhưng
giảm 95% số lượng các tế bào khối u trong phổi [42].
Nhiều cơ chế chống ung thư của các isoflavone và genistein đã được đề
xuất. Genistein ức chế hoạt động của enzyme tyrosine kinase trong sự tự
phosphoryl hoá của yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGF), ức chế tăng sinh tế bào,
trong khi equol có liên quan đến biểu hiện của gene tổng hợp estrogen. Các tác
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN