So sánh trình tự gen liên quan đến tổng hợp isoflavone của 2 giống đậu tương

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
–––––––––––––––––––––––

ĐẶNG KIỀU TRANG

SO SÁNH TRÌNH TỰ GEN LIÊN QUAN ĐẾN
TỔNG HỢP ISOFLAVONE CỦA
2 GIỐNG ĐẬU TƯƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG

THÁI NGUYÊN - 2016

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
––––––––––––––––––––––––

ĐẶNG KIỀU TRANG

SO SÁNH TRÌNH TỰ GEN LIÊN QUAN ĐẾN
TỔNG HỢP ISOFLAVONE CỦA
2 GIỐNG ĐẬU TƯƠNG
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Mã số: 60 42 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG

Người hướng dẫn khoa học:

PGS. TS Nguyễn Vũ Thanh Thanh

THÁI NGUYÊN - 2016

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự
hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Vũ Thanh Thanh và sự giúp đỡ của các cán
bộ Khoa Khoa học sự sống - Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái
Nguyên, Viện Công nghệ Sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi thông tin trích dẫn trong luận
văn này đã được ghi rõ nguồn gốc.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 11 năm 2016
Tác giả luận văn

Đặng Kiều Trang

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ii
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn này tôi luôn nhận
được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS.TS. Nguyễn Vũ Thanh Thanh,
người trực tiếp hướng dẫn luận văn cho tôi. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn
chân thành và sâu sắc tới cô.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trịnh Đình Khá cũng như các thầy cô
giáo Khoa Khoa học sự sống - Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập cũng như
thực hiện đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lê Văn Sơn và các cán bộ, kỹ thuật
viên phòng Công nghệ ADN ứng dụng - Viện Công nghệ Sinh học - Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tốt nhất
để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình,
đồng nghiệp và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ khó khăn cùng tôi
trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thiện luận văn này.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 11 năm 2016
Tác giả luận văn

Đặng Kiều Trang

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

iii
MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT ......................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................... vii
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................... 2
1.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 2
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 3
1.1. Cây đậu tương ............................................................................................ 3
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu tương ................................................... 3
1.1.2. Đặc điểm nông sinh học của cây đậu tương ........................................... 4
1.1.3. Thành phần dinh dưỡng trong hạt đậu tương .......................................... 7
1.2. Thành phần và hoạt tính của isoflavone đậu tương ................................. 10
1.2.1. Thành phần của isoflavone đậu tương .................................................. 10
1.2.2. Hàm lượng isoflavone trong thực phẩm ............................................... 13
1.2.3. Hoạt tính của isoflavone đậu tương ...................................................... 14
1.2.4. Tác dụng của isoflavone ....................................................................... 15
1.3. Sinh tổng hợp isoflavone.......................................................................... 21
1.3.1. Con đường sinh tổng hợp isoflavone .................................................... 21
1.3.2. Các enzyme tổng hợp isoflavone .......................................................... 22
1.3.3. Gen tổng hợp isoflavone IFS2 ở cây đậu tương ................................... 23
Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................. 24

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




iv
2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 24
2.2. Hóa chất thiết bị và địa điểm nghiên cứu................................................. 25
2.2.1. Hóa chất................................................................................................. 25
2.2.2. Thiết bị .................................................................................................. 26
2.2.3. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 26
2.3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 27
2.3.1. Phương pháp phân tích hàm lượng isoflavone trong các mẫu đậu
tương nghiên cứu............................................................................................. 27
2.3.2. Phương pháp tách chiết DNA tổng số................................................... 27
2.3.3. Định lượng và kiểm tra độ tinh sạch của DNA tổng số ........................ 28
2.3.4. Kỹ thuật PCR ........................................................................................ 28
2.3.5. Tinh sạch sản phẩm PCR ...................................................................... 30
2.3.6. Kĩ thuật tách dòng gen .......................................................................... 30
2.3.7. Phương pháp xác định trình tự nucleotide ............................................ 33
2.3.8. Phương pháp phân tích trình tự gen ...................................................... 33
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 34
3.1. Hàm lượng isoflavone của các giống đậu tương nghiên cứu................... 34
3.2. Kết quả nhân dòng và xác định trình tự gen IFS2 ................................... 35
3.2.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số ........................................................... 35
3.2.2. Kết quả nhân gen IFS2 ở cây đậu tương ............................................... 36
3.2.3. Kết quả tinh sạch sản phẩm PCR .......................................................... 37
3.2.4. Kết quả tách dòng gen ........................................................................... 37
3.2.5. Kết quả giải trình tự gen........................................................................ 39
3.3. So sánh trình tự nucelotide của gen IFS2 ................................................ 42

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 51
1. Kết luận ....................................................................................................... 51
2. Đề nghị ........................................................................................................ 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 52
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




v
DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT
bp

base pair (cặp bazơ)

cDNA

complementary DNA

CHI

Chalcone isomerase

cs

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




vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của hạt đậu tương ........................................... 7
Bảng 1.2. Hàm lượng amino acid không thay thế trong protein đậu tương ......... 8
Bảng 1.3. Thành phần vitamin trong đậu tương ............................................... 8
Bảng 1.4. Hàm lượng isoflavone trong thực phẩm ........................................ 13
Bảng 2.1. Đặc điểm các giống đậu tương nghiên cứu .................................... 24
Bảng 2.2. Danh mục các thiết bị đã sử dụng................................................... 26
Bảng 2.3. Cặp mồi nhân gen IFS2 .................................................................. 29
Bảng 2.4. Thành phần phản ứng nhân gen IFS2 ............................................. 29

Bảng 2.5. Chu kì nhiệt của phản ứng PCR nhân gen IFS2 ............................. 29
Bảng 2.6. Thành phần phản ứng nối gen IFS2 vào vector pBT...................... 31
Bảng 2.7. Thành phần của phản ứng colony - PCR ........................................ 32
Bảng 2.8. Chu trình nhiệt của phản ứng colony- PCR................................... 33
Bảng 3.1 . Hàm lượng Isoflavone ở các giống đậu tương .............................. 34
Bảng 3.2. Giá trị mật độ quang phổ hấp thụ ở bước sóng 260nm và
280nm của hai giống đậu tương DT84 và DT22 ............................ 35
Bảng 3.3 Số lượng và tỷ lệ các nucleotide trong gen IFS2 của giống đậu
tương DT84 và DT22 ...................................................................... 39
Bảng 3.4. Các trình tự đoạn mã hoá của gen IFS2 mang mã số trên Ngân
hàng gen quốc tế NCBI được sử dụng để phân tích ....................... 42

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc hoá học của các aglucon ................................................... 12
Hình 1.2. Cấu trúc hoá học của các ß-Glucozit ............................................. 12
Hình 1.3. Con đường sinh tổng hợp isoflavone ............................................. 21
Hình 1.4. Sơ đồ mô tả gen IFS2 ở cây đậu tương ........................................... 23
Hình 2.1. Cấu trúc vector pBT ........................................................................ 31
Hình 3.1. Hình ảnh điện di DNA tổng số trên gel agarose ............................. 35
Hình 3.2. Hình ảnh điện di sản phẩm PCR nhân gen IFS2 của 2 mẫu đậu
tương DT84 và DT22 ...................................................................... 36
Hình 3.3. Hình ảnh điện di kiểm tra sản phẩm PCR tinh sạch ....................... 37
Hình 3.4. Hình ảnh sản phẩm colony-PCR ...................................................... 38
Hình 3.5. Hình ảnh điện di plasmid tái tổ hợp BT-IFS2 của giống đậu

tương DT22 và DT84 ...................................................................... 39
Hình 3.6. Trình tự gen DT22 ........................................................................... 40
Hình 3.7. Trình tự gen DT84 .......................................................................... 41
Hình 3.8. Hệ số tương đồng dựa vào trình tự mã hóa (CDS) của DT 84, DT22
và các trình tự tương đồng trên NCBI ............................................... 43
Hình 3.9. So sánh trình tự nucleotide gen IFS2 của giống DT84 và DT2
và trình tự tương đồng trên GenBank ............................................. 44
Hình 3.10. Hệ số tương đồng trình tự amino acid suy diễn của giống đậu
tương DT22 và DT84 với các trình tự tương đồng trên GenBank ...... 48
Hình 3.11. So sánh trình tự amino acid suy diễn của protein IFS2 giống
đậu tương DT22, DT84 và trình tự tương đồng trên NCBI............ 49
Hình 3.12. Cây quan hệ di truyền gen IFS2 và protein suy diễn của giống
đậu tương DT22 và DT84 với các trình tự tương đồng trên
GenBank.......................................................................................... 50

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




1

MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Đậu tương từ lâu đã được biết đến là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng
cao vì nó chứa hàm lượng protein cao hơn bất kì loại nông sản nào, không
những thế trong đậu tương còn chứa rất nhiều khoáng chất, các chất sinh tố B
đặc biệt là các hoạt chất thảo mộc có khả năng ngăn ngừa và trị liệu bệnh tật.
Trong những năm gần đây, đậu tương đã và đang chuyển biến từ thực phẩm
thành dược phẩm, là cây thuốc quí được sử dụng trong đông y. Nhiều nghiên

cứu khoa học đã chỉ ra sử dụng đậu tương có tác dụng giảm nguy cơ các bệnh
liên quan đến tim mạch, ngăn cản sự phát triển một số dạng tiền ung thư và
ung thư, ngăn ngừa bệnh thận, bệnh tiểu đường, bệnh loãng xương, bệnh
nhiếp hộ tuyến đàn ông, các triệu chứng rối loạn tiền mãn kinh phụ nữ…
Hàm lượng protein cao trong hạt đậu tương cũng như nhiều hợp chất có giá trị
khiến đậu tương trở thành một trong những thực phẩm quan trọng trên thế
giới, đậu tương còn được mệnh danh là “thần dược” của phụ nữ [3].
Điều làm các nhà khoa học say mê nghiên cứu là khám phá ra các hoạt
chất thảo mộc có trong đậu tương và những ứng dụng của chúng trong lĩnh
vực y khoa trị liệu, trong đó các isoflavones là loại hoạt chất sinh học mang
lại nhiều hứng thú nhất [3]. Isoflavone là một enyme có nguồn gốc từ thực vật
có cấu trúc tương tự như hormone kích thích tố sinh dục phái nữ 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 nãng điều trị nhiều căn bệnh nan
y của thời đại [8], [9], [10], [11].
Đã có nhiều nghiên cứu về hoạt tính và tác dụng của isoflavone đậu
tương cũng như phương pháp tách chiết, sản xuất, ứng dụng sản phẩm này,
nhưng những nghiên cứu sâu hơn về di truyền đối với gen isoflavone vẫn còn
rất hạn chế. Hàm lượng isoflavone trong hạt đậu tương khá cao, cao nhất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




2
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 tương. Xuất
phát từ đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “So sánh trình tự gen liên
quan đến tổng hợp isoflavone của 2 giống đậu tương”.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định được đặc điểm trình tự gen tổng hợp isoflavone phân lập từ 2
giống đậu tương có hàm lượng isoflavone khác nhau.
1.3. Nội dung nghiên cứu
- Xác định hàm lượng isoflavone có trong một số giống đậu tương
nghiên cứu.
- Khuếch đại, chọn dòng và xác định trình tự gen tổng hợp isoflavone
của 2 giống đậu tương có hàm lượng isoflavone khác nhau.
- So sánh trình tự gen đã phân lập của 2 giống đậu tương nghiên cứu
với nhau và với trình tự đã công bố trên GenBank.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




3
Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cây đậu tương
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu tương
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 gt

: 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 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.. [2], [4].
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. Thế kỷ XVIII cây đậu tương
mới được du nhập vào Mỹ trên những thuyền hàng có hành trình 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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




4
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 chiếm 50% sản lượng
trên toàn thế giới, tiếp theo là Trung Quốc, Ấn Độ. Cây đậu tương là một trong
năm cây thực phẩm quan trọng ở Hoa Kì, theo số liệu thống kê của bộ nông
nghiệp Hoa Kì năm 2008 diện tích trồng cây đậu tương chuyển gen chiếm 92%
trong tổng diện tích trồng cây đậu tương trên cả nước [5], [6], [10].
Ngày nay, cây đậu tương đã trở nên phổ biến và được trồng 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, lipid cao, chứa nhiều
vitamin, các khoáng chất và nhiều loại hoạt chất thảo mộc có lợi cho sức khoẻ

con người.
1.1.2. Đặc điểm nông sinh học của cây đậu tương
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
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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




5
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 [1], [6].
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




6
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% [6].
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].
Đặc điểm sinh thái học của cây đậu tương
Nhiệt độ thích hợp ở giai đoạn nẩy mầm và giai đoạn cây con là từ 24 300C, độ ẩm ở giai đoạn nẩy mầm khoảng từ 75 - 80% nhưng đến giai đoạn cây
non độ ẩm lại giảm xuống 50 - 60%. Nhiệt độ 24 -340C là nhiệt độ thích hợp
cho giai đoạn ra hoa kết trái, ở giai đoạn này nhu cầu độ ẩm tăng gần như giai
đoạn nẩy mầm từ 70 -80%, sang đến giai đoạn quả chín nhiệt độ thích hợp giảm
còn 20 - 250C và độ ẩm cũng giảm mạnh xuống mức 35 - 45%. Ở cây đậu tương
lượng mưa cần phải đạt từ 700 mm là tốt nhất. Đa số các giống đậu tương có thể
trồng trên nhiều loại đất khác nhau như: đất phù sa, đất xám, đất giồng cát,
những loại đất này thường có thành phần cơ giới nhẹ, độ PH từ 5-8 [8].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

7
1.1.3. Thành phần dinh dưỡng trong hạt đậu tương
 Thành phần hóa học trong đậu tương.
Hạt đậu tương có thành phần dinh dưỡng cao, giàu protein, lipid, vitamin
và muối khoáng. Đậu tương là loại hạt mà giá trị của nó được đánh giá đồng
thời cả về protein và lipid.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của hạt đậu tương [7]
Thành phần, % trọng lượng khô

Các phần của

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

hạt đậu tương

Protein
Đậu tương được nhiều nhà khoa học xem như là chìa khóa để giải
quyết nạn thiếu protein trong dinh dưỡng của con người. Protein trong hạt đậu
tương chứa khoảng trên 38% tùy loại. Hiện nay nhiều giống đậu tương có hàm
lượng protein đặc biệt cao tới 40-45%. Có những chế phẩm của đậu tương mang
tới 90-95% protein, đây là nguồn thực vật có giá trị cao cung cấp cho con người.
Protein đậu tương dễ tiêu hóa hơn thịt và không có các thành phần tạo thành
cholesterol, không có các dạng acid uric,…ngày nay người ta mới biết nó
chứa chất Leucithine có tác dụng làm cơ thể trẻ nâu, sung sức, làm tăng thêm
trí nhớ, tái sinh các mô, làm cứng xương và tăng sức đề kháng cho cơ thể.
Protein đậu tương có phẩm chất tốt nhất trong các protein thực vật bởi vì nó
đươc tạo bởi các amino acid, trong đó có đủ các loại amino acid không thay
thế [50].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




8
Bảng 1.2. Hàm lượng amino acid không thay thế trong protein đậu tương [24]
Trp

Leu

Ile

Val

Thr

Lys

Met

Phe

1,1%

8,4%

5,8%

5,8%

4,8%

6,0%

1,4%

3,8%

Amino acid
Giá trị

Lipid
Ở đậu tương, hàm lượng lipid chiếm từ 12 - 25% khối lượng khô, trong
đó hàm lượng các axit béo no thấp, khoảng 13%, không có cholesterol, 30%
là các axit béo chưa no một nối đôi. Lượng axit béo không no cần thiết: axit
linoleic 50% và đặc biệt có 7% axit anpha linolenic là nguồn cung cấp axit
béo chuỗi mạch dài omega 3 quan trọng cho cơ thể như DHA (Docosa
Hexaenoic Acid) và EPA (Eicosa Pentaenoic Acid) [47]. Hàm lượng lipid do
đậu tương cung cấp có chất lượng cao vì vậy đậu tương được sử dụng rộng rãi
trong công nghệ chế biến thực phẩm. Hiện nay, mức sống ngày càng được cải
thiện nên con người chuộng dầu thực vật hơn mỡ động vật.
Vitamin
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 lượng của những nguyên tố
khoáng vi lượng này dao động khoảng 0,01-140 ppm [10], [24].
Bảng 1.3. Thành phần vitamin trong đậu tương [24]
Thành phần
Thiamine
Riboflavine
-tocopherol
Vitamine E
-tocopherol

-tocopherol
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Đơn vị
g/g
g/g
g/g
g/g
g/g

Hàm lượng
6,25-6,85
0,92-1,19
10,9-28,4
150-190
24,6-72,5




9
 Thành phần hoạt chất thảo mộc trong đậu tương
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 [24].
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 [24].
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 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 [5], [24].
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 [5].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




10
Phenolic acid
Phenolic axit là một hoạt chất 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 [5].

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 [5], [24].
Isoflavone
Trong số các hoạt 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].
1.2. Thành phần và hoạt tính của isoflavone đậu tương
1.2.1. Thành phần của isoflavone đậu tương
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.
Năm 2005, các nhà khoa học Brazil đã tiến hành phân tích 18 mẫu đậu
tương. Mục đích của thí nghiệm là xác định thành phần lớp chất isoflavon từ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




11

đó so sánh tỉ lệ các chất trong 18 mẫu. Qua phân tích, cho thấy isoflavon
trong đậu tương là một hợp chất phenolic gồm có: aglucone (daidzein,
genistein và glyxitein), ß - glucozit (genistin, daidzin, glyxitin), ß - glucozit
kết hợp với nhóm malonyl (6” - O - malonyldaidzin, 6” - O - malonylgenistin
và 6” - O - malonylglycitin), ß - glucozit kết hợp với nhóm axetyl (6” - O axetyldaidzin, 6” - O - axetylgenistin và 6” - O - axetylglycitin) [31].
Bằng các phương pháp sắc kí HPLC/DAD và phổ UV các nhà khoa học
Bồ Đào Nha cũng đã xác định thành phần của isoflavone trong 40 mẫu hạt
Đậu tương. Sau khi so sánh với các kết quả nghiên cứu đã được thực hiện
trước đó với kết quả phân tích trong thí nghiệm, 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 glucozit. Báo cáo còn chỉ ra trong hạt Đậu tương còn chứa các aglucone :
sissotrin, ononin; các dẫn xuất axetyl của ß - glucozit : 6” - axetylsissotrin, 6” axetylononin; các dẫn xuất malonyl của ß - glucozit : 6” - malonylsissotrin, 6”
- malonylononin [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 khoa học
gia cũng đã phân tách được 12 đồng phân isoflavone trong 90 phút/mẫu thí
nghiệm bằng phương pháp HPLC - PDA [16].
Cấu trúc cơ bản của isoflavon gồm 2 vòng bezen: A và B nối với một
dị vòng pyron.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




12
HO

O

C

A
R1

B
R2

O
R3

R1
-H
-H
-OCH3
-H
-H

Daidzein
Genistein
Glyxitein
Formononetin
BiochaninA

R2
-H
-OH
-H

-H
-OH

R3
-OH
-OH
-OH
-OCH3
-OCH3

Hình 1.1. Cấu trúc hoá học của các aglucon [18]
OH
OH
HO

OH

O

OH

OH

HO

OH

HO

OH

O

O

OH

HO

O
O

HO

HO
O

O

O

Daidzin

O

O

O

Genistin

HO

O
OH

O

Glycitin

Hình 1.2. Cấu trúc hoá học của các ß-Glucozit [18]

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 βglucoside 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 (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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

13
hoá isoflavone có thể có những ảnh hưởng quan trọng tới hoạt tính sinh học
của các phytoestrogen này [35], [36].
1.2.2. Hàm lượng isoflavone trong thực phẩm
Trong số các loại đậu, đậu tương là loại đặc biệt có hàm lượng
isoflavone khá cao, cao nhất trong các loại hạt đậu. Các nhà khoa học đã kết
luận cứ 1 gr đậu tương khô thì thu được hơn 3 mg Isoflavone (chiếm từ 0,3%
đến 0,4% khối lượng đậu tương). Các loại đậu và thực phẩm khác cũng chứa
isoflavone nhưng nồng độ các chất isoflavone trong những thực phẩm này rất
thấp so với đậu tương. Thực phẩm làm từ đậu tương có chứa 120-170 mg
isoflavones mỗi 100 gram của sản phẩm, trong khi các loại đậu, các loại hạt
có chứa chỉ 1-2 mg isoflavones mỗi 100 gram.
Bảng 1.4. Hàm lượng isoflavone trong thực phẩm [51]

Sản phẩm

Hàm lượng isoflavone
(mg/100g)

Đậu tương

34,39

Đậu Hà Lan

2,42

Hạt lạc

0,56

Đậu triều

0,26

Đậu xanh

0,19

Cỏ ba lá

0,15

Khoai tây

0,07

Đậu tây

0,06

Trà xanh

0,05

Cải canh

0,04

Cỏ linh lăng

0,04

Đậu đũa

0,03

Măng tây

0,03

Hạnh nhân

0,01

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




14
1.2.3. Hoạt tính của isoflavone đậu tương
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 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 trong
đậu tương luôn luôn yếu hơn rất nhiều so với tác dụng của hormon estrogen
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




15
thực thụ, nên thoả mãn được sự cân bằng tinh tế về hormon cần xác định sau
khi mãn kinh [35].
1.2.4. Tác dụng của isoflavone
1.2.4.1. Ngăn ngừa ung thư

Thông qua kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy isoflavones
và các hóa thảo khác trong đậu tương có khả năng chống lại sự phát triển các
mầm ung thư trong cơ thể. Trong vòng hơn hai mươi năm qua, hơn ba mươi
cuộc nghiên cứu đã được thực hiện ở nhiều nơi trên thế giới và cung cấp
những dữ liệu quan trọng về sự liên hệ giữa việc tiêu thụ thực phẩm đậu
tương và bệnh ung thư. Hầu hết kết quả cho thấy rằng những người ăn thực
phẩm đậu tương thường xuyên có tỷ suất về bệnh ung thư thấp hơn những
người không ăn hay ăn ít và không ăn thường xuyên thực phẩm đậu tương.
Trong nhiều nghiên cứu cho thấy rằng những người ăn thực phẩm đậu
tương hằng ngày giảm thiểu nguy cơ bị bệnh ung thư tới 50 phần trăm so với
những người không ăn hay chỉ ăn một hay hai lần trong một tuần lễ. Nói một
cách khác nếu bạn ăn thực phẩm đậu tương một hay hai lần mỗi tuần, cơ hội
bạn bị bệnh ung thư nhiều gấp hai lần những người ăn thực phẩm đậu tương
hằng ngày [43].
Ảnh hưởng việc tiêu thụ thực phẩm đậu tương không chỉ giới hạn một
hay hai loại ung thư mà còn có tác dụng trên nhiều thứ bệnh ung thư, bao gồm
các bệnh ung thư vú, kết tràng (colon), rectum, phổi, và ung thư dạ dày
(stomach cancer). Được biết là hầu hết các cuộc nghiên cứu đều để ý đến sự
tiêu thụ các thực phẩm đậu tương dạng không lên men (nonfermented
soyfoods) như đậu hũ, protein đậu tương và sữa đâu nành. Tuy nhiên, điều
quan trọng nhất là, không có một chứng cớ nào cho thấy tiêu thụ thực phẩm
đậu tương lại sinh ra bệnh hay gia tăng nguy cơ bị bệnh ung thư. Dưới đây là
một vài kết quả nghiên cứu:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




16
Ung Thư Vú (breast cancer)

Một nghiên cứu ở Singapore so sánh 200 phụ nữ bị bệnh ung thư vú
với 420 phụ nữ không bị bệnh ung thu vú cho thấy rằng những người ăn nhiều
thực phẩm đậu tương, khoảng 55 grams mỗi ngày, ít bị nguy cơ lâm bệnh ung
thư tới 50 phần trăm so với những người không ăn hay ăn ít [5] [29].
Ung Thư Kết Tràng (Colon and Rectal Cancers)
Một nghiên cứu ở Nhật Bản cho thấy rằng những người ăn đậụ nành
hoặc đậu hũ đã giảm mức nguy cơ lâm bệnh rectal cancer hơn 80 phần trăm.
Đậu tương và đậu hũ làm giảm nguy cơ lâm bệnh ung thư kết tràng coloncancer đến 40 phần trăm. Trong nghiên cứu này, chỉ một hay hai serving đậu
hũ mỗi tuần được coi như là bảo vệ tốt. Trung Quốc, chủ thể nghiên cứu là
những người ít ăn thực phẩm đậu tương như đậu hũ, giá sống có độ nguy cơ
về bệnh ung thư rectal ba lần nhiều hơn những người ăn đậu hũ thường xuyên
[42]. Ở Hoa Kỳ, ăn đậu hũ giảm nguy cơ bị lâm bệnh ung thư kết tràng 50
phần trăm.
Ung Thư Dạ Dầy (Stomach Cancer)
Ở Trung Hoa, thường xuyên uống sữa đậu tương có độ giảm nguy cơ
bệnh ung thư dạ dày đến 50 phần trăm so với những người không uống.
Ngoài ra một nghiên cứu khác cũng cho thấy những người ăn đậu hũ và uống
sữa đậu tương thường xuyên ít bị ung thư dạ dày đến 40 phần trăm so với
những người không ăn hay ăn ít và không thường xuyên [42]. Những người
Hawaii gốc Nhật ăn đậu hũ có độ nguy cơ bệnh ung thư dạ dày thấp hơn một
phần ba những người không ăn đậu hũ.
Ung Thư Phổi (Lung Cancer)
Một nghiên cứu 1.500 người đàn ông ở tỉnh Vân Nam đã cho thấy rằng
những người thường xuyên ăn đậu hũ ít bị bệnh ung thư phổi đến 50 phần
trăm so với những người không ăn. Càng ăn nhiều đậu hũ, độ nguy cơ lâm
bệnh ung thư phổi cảng giảm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN