Tổng quan tài liệu về thành phần hóa thực vật định hướng tác dụng chống oxy hóa

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
Ngày nay, xã hội phát triển kèm theo đó là sự phát triển của nhiều loại bệnh tật. Có
nhiều nguyên nhân gây ra bệnh tật đối với con người. Trong đó, các gốc oxy hóa (gốc
tự do) là một trong những nguyên nhân chính gây ra những bệnh như xơ vữa động
mạch, ung thư, Alzheimer, Parkinson, đục thuỷ tinh thể, bệnh tiểu đường, cao huyết áp
không nguyên nhân, xơ gan,... Do đó, việc tìm kiếm các chất chống oxy hóa là việc
làm cấp thiết hiện nay đối với ngành y dược.
Bên cạnh đó, thực vật là nguồn cung cấp những chất chống oxy hóa tự nhiên như là
vitamin E, vitamin C, vitamin A, beta-caroten, lutein, polyphenol, isoflavone,
isothiocyanate, flavonoid, selen,... Trong đó, hai nhóm lớn có tính chống oxy hóa
mạnh đó là polyphenol và flavonoid. Vì vậy, đề tài: “Tổng quan tài liệu về thành
phần hóa thực vật định hướng tác dụng chống oxy hóa” được thực hiện với những
mục tiêu:
• Tổng quan tài liệu về chất chống oxy hóa.
• Tổng quan về nhóm polyphenol và flavonoid.
• Tập hợp một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước.


CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về chất chống oxy hóa
2.1.1. Chất oxy hóa (Gốc tự do)
2.1.1.1. Định nghĩa chất oxy hóa
Gốc tự do (chất oxy hóa) có tên tiếng Anh là free radical. Gốc tự do là các phân tử hóa
học có một điện tử duy nhất (electron mang điện tích âm) hoặc một số lẻ điện tử. Gốc
tự do có mặt hầu hết ở mọi không gian trong đó có cả môi trường bên trong cơ thể con
người. Đó chính là lý do vì sao, mỗi ngày có hơn 10000 gốc tự do tấn công vào cơ thể
con người.
Và khi tấn công vào cơ thể chúng ta, gốc tự do vì chưa tạo được thành cặp, không cân
bằng về điện tử do đó nó rất bất ổn, dễ dàng tạo ra phản ứng chiếm đoạt điện tử của
các phân tử khác để tạo thành cặp và lần lượt tiếp tục tạo ra chuỗi gốc tự do mới gây
rối loạn hoạt động bình thường của tế bào.

Một số loại gốc tự do nguy hiểm bao gồm: superoxyde, ozon, hydrogen peroxyd,
peroxy lipid, hydroxyl radical gây ra nhiều tổn thương tế bào. Bên cạnh đó, gốc tự do
còn là “phế phẩm” của sự căng thẳng, lo âu kéo dài, mệt mỏi, stress hay ô nhiễm môi
trường, tia phóng xạ, tia UV, thực phẩm bẩn, nước ngọt, rượu bia, hóa chất công
nghiệp…
2.1.1.2. Cơ chế hoạt động của chất oxy hóa
Khi xâm nhập vào cơ thể, gốc tự do sẽ bắt đầu phá hủy sức khỏe của chúng ta theo
trình tự sau:
Đầu tiên, gốc tự do sẽ tấn công vào màng tế bào. Chúng sẽ oxy hóa màng tế bào gây
khó khăn, trở ngại cho việc thải chất độc và hấp thu chất dinh dưỡng.
Sau khi đánh bại lớp màng tế bào, các gốc tự do tiếp tục tấn công vào các ty lạp thể,
phá vỡ nguồn cung cấp năng lượng cho tế bào.
Sau cùng, bằng cách oxy hóa, gốc tự do sẽ làm suy yếu kích thích tố và các enzym
khiến cơ thể không tăng trưởng được.
Gốc tự do là kẻ thù đặc biệt nguy hiểm đối với sức khỏe con người. Chúng là nguồn
gốc của sự lão hóa và là tác nhân của hơn 100 loại bệnh tật ảnh hưởng đến chất lượng
cuộc sống con người. Các bệnh do gốc tự do có thể phát sinh trên hầu hết các bộ phận
của cơ thể như não, mắt, da, hệ miễn dịch, tim, mạch máu, phổi, thận, đa cơ quan và
khớp. Và gốc tự do cũng là nguyên nhân hàng đầu gây nên bệnh ung thư do nó “cướp”
điện tử, làm tổn thương màng tế bào, phản ứng mạnh với các phân tử protein, DNA và


các axit béo, dẫn đến những rối loạn trong hoạt động của tế bào, gây tổn hại, rối loạn
và làm chết tế bào.
2.1.1.3. Những cách mà cơ thể chúng ta chống lại chất oxy hóa
Nếu như phải chọn một cỗ máy thần kỳ nhất trên thế giới, thì có lẽ cơ thể con người
chính là lựa chọn đầu tiên. Vì sao? Bởi cả cơ thể con người là một hệ thống với các bộ
phận liên kết chặt chẽ với nhau. Hệ thống này làm việc ngày đêm không ngừng nghỉ
để duy trì sự sống cho con người. Nếu có bất kỳ sai phạm nào xảy ra, cơ thể chúng ta
sẽ phát hiện ra ngay và tìm cách khắc phục.

Khi gốc tự do tấn công vào chúng ta cũng vậy, cơ thể sẽ có biện pháp phù hợp để loại
bỏ chúng.
Khi bị các gốc tự do xâm nhập vào và phá hủy tế bào, gây tổn hại cho DNA thì cơ thể
sẽ tiết ra một loại enzym có chức năng cắt và loại bỏ những phần AND bị hỏng, tiếp
theo sẽ tổng hợp lại và gắn các DNA trở lại vị trí cũ, từ đó sửa chữa, khắc phục những
sai phạm trên DNA.
Trường hợp gốc tự do phá hủy các phân tử protein, cơ thể sản xuất ra enzym cellular
protease có khả năng nhận diện protein hỏng và phân hủy nó để tạo ra nguyên liệu cho
quá trình tổng hợp protein mới.
Bên cạnh đó, các gốc tự do có thể tạo ra các chuỗi phản ứng oxy hóa lipid khác nhau
để tạo ra các chất oxy hóa mới và chúng tiếp tục gây tổn hại đến cơ thể. Những loại
gốc tự này đều được vitamin E, vitamin C, vitamin A, Selence, Glutathione
Peroxydase và các chất bảo vệ khác trong cơ thể chống lại và tiêu diệt chuỗi phản ứng
sinh ra các chất oxy hóa mới.
Tuy nhiên, nếu có quá nhiều gốc tự do tồn tại trong cơ thể, bộ máy bên trong chúng ta
không thể tự loại bỏ hết được. Và nếu một lỗi nhỏ không được khắc phục, thì hậu quả
sẽ ngày càng lớn, và cuối cùng, sức khỏe, sự sống của chúng ta sẽ bị đe dọa.
Vì lí do đó, mà chúng ta phải tìm mọi cách chống lại gốc tự do, hạn chế sự tấn công
của nó vào cơ thể, đồng thời bổ sung cho cơ thể những chất gọi là chất chống oxy hóa
để khử các gốc tự do.
2.1.2. Chất chống oxy hóa
2.1.2.1. Giới thiệu về chất chống oxy hóa
Chất chống oxy hoá là những chất phản ứng với gốc tự do (những chất là căn nguyên
gây tổn hại tế bào) tạo ra trong các quá trình oxy hoá, trả lại gốc tự do vô hại nên ngăn
cản hay làm chậm quá trình này.


2.1.2.2. Nguồn gốc của chất chống oxy hóa
Nguồn gốc hình thành các gốc tự do (OH, O 2, NO,…) như tia UV, bức xạ ion hóa, ô
nhiễm không khí, hút thuốc, trao đổi chất, sự cháy, căng thẳng,… Các gốc tự do là

nguyên nhân gây tổn thương tế bào, protein, axit nucleic, DNA,… và dẫn tới các căn
bệnh nguy hiểm như ung thư, lão hóa, tiểu đường, tim mạch… Do đó, để tránh sự gây
hại của các gốc tự do thì cần thiết phải loại bỏ chúng bằng cách sử dụng các chất
chống oxy hóa bổ sung như các vitamin (A, C, E,…), polyphenol, flavonoid,
anthocyanin, carotenoid,…
2.1.2.3. Khái niệm chất chống oxy hóa
Chất chống oxy hóa là một loại hóa chất giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxy
hóa chất khác. Sự oxy hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron được chuyển
sang chất oxy hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền phá
hủy tế bào sinh vật.
2.1.2.4. Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa tiêu diệt gốc tự do
Chất chống oxy hóa ngăn quá trình phá hủy tế bào sinh vật bằng cách khử đi các gốc
tự do, kìm hãm sự oxy hóa bằng cách oxy hóa chính chúng. Để làm vậy, người ta hay
dùng các chất khử (như thiol hay polyphenol) làm chất chống oxy hóa.
Dù phản ứng oxy hóa thuộc loại cơ bản trong đời sống nhưng có thể ngăn chặn nó,
chẳng hạn động - thực vật duy trì hệ thống rất nhiều loại chất chống oxy hóa như
glutathione, vitamin C, E, enzyme catalase, superoxide dismutase, axit citric.
Chất chống oxy hóa bảo vệ hàng tỷ tế bào trong cơ thể khỏi các gốc tự do, giúp phòng
ngừa bệnh ung thư.
Chọn những thực phẩm tự nhiên chứa chất chống oxy hóa như rau, trái cây, các loại
hạt, các loại đậu,... trong chế độ ăn uống hàng ngày sẽ giúp con người có cuộc sống
lành mạnh.
Ngoài ra, có thể bổ sung các thực phẩm chứa chất chống oxy hóa từ các thực phẩm
khác như quả acai, nam việt quất, quả anh đào, kiwi, táo đỏ, quả mâm xôi, cà rốt, dưa
chuột, khoai tây, atisô, bơ, măng tây, rau diếp, rau màu xanh lá cây và các loại bí,…
Chất chống oxy hóa là chất dinh dưỡng có tác dụng giảm tác hại của oxy hóa (các gốc
tự do) trên các tế bào cơ thể. Bên cạnh đó, các tế bào cơ thể cần cung cấp oxy cho sự
tăng trưởng và năng lượng. Các tế bào cơ thể sử dụng oxy để tạo ra năng lượng và duy
trì sự sống và phát hành các gốc tự do như một sản phẩm phụ. Chất chống oxy hóa sẽ
loại bỏ các gốc tự do để ngăn ngừa bệnh tật trong cơ thể và giúp tăng tuổi thọ cho con

người.


Một số chất chống oxy hóa là chất dinh dưỡng bao gồm: Vitamin A, vitamin C,
vitamin D, vitamin E, beta-carotene, selen, hợp chất lycopene…
Ngoài ra còn có các chất chống oxy hóa khác như: Flavonoid, polyphenol, isoflavone,
kẽm, coenzyme Q10, melatonin, catechin, acid citric, acid phytic, axit oxali, lutein,...
2.2. Tổng quan về polyphenol và flavonoid
Polyphenol hiện diện trong bữa ăn hằng ngày từ các loại rau củ quả như: mật ong, rau
cải, táo, dâu tằm, việt quất, dưa đỏ, lựu, sơri, nam việt quất, nho, lê, mận, mâm xôi,
quả mọng aronia và trái dâu tây. Trong các loại rau xanh, trà xanh, trà trắng,… Cho
đến các loại hạt, ngũ cốc, socola, kể cả cà phê. Đa phần polyphenol tồn tại trong các
thực phẩm kể trên đều thuộc nhóm flavonoid, nhóm thân thiện với cơ thể và khả năng
chống oxy hóa cao nhất.
Những căn bệnh sinh ra do quá trình thoái hóa của cơ thể, hoặc sự tấn công của gốc tự
do, sinh ra các bệnh mãn tính như ung thư, tim mạch, tiểu đường,… polyphenol ức
chế quá trình oxy hóa bằng cách làm cản trở các chuỗi phản ứng oxy hóa trong cơ thể,
ức chế sự oxy hóa của lipid. Nên việc tiêu thụ các loại thực phẩm chứa nhiều
polyphenol sẽ giúp quá trình oxy hóa diễn ra chậm hơn, cơ thể khỏe mạnh, tươi tắn.
Flavonoid là một trong các nhóm hợp chất polyphenol thường gặp trong thực vật. Các
flavonoid là một trong những nhóm hợp chất phong phú và đa dạng vào bậc nhất
trong thiên nhiên, có mặt không những chỉ trong những thực vật bậc cao mà còn trong
một số thực vật bậc thấp, thậm chí còn có cả trong các loài tảo. Hơn một nửa rau quả
thường dùng có chứa flavonoid, chúng cũng là các thành phần hay gặp trong dược liệu
có nguồn gốc thực vật. Cho đến nay, flavonoid vẫn là lớp chất được các nhà hoá học
các hợp chất thiên nhiên quan tâm nghiên cứu. Có khoảng trên 11000 hợp chất
flavonoid đã được biết về cấu trúc. Flavonoid không những có giá trị về mặt cảm quan
mà được khai thác, sử dụng trong nhiều lĩnh vực: Thực phẩm, mỹ phẩm và có ý nghĩa
đặc biệt quan trọng trong y dược học. Flavonoid có ứng dụng trong y học để điều trị
một số bệnh như: viêm nhiễm, dị ứng, loét dạ dày và hành tá tràng, giúp cơ thể điều

hoà các quá trình chuyển hoá, chống lão hoá, làm bền thành mạch máu và giảm lượng
cholesterol trong máu. Với các nhà hoá sinh thì cho rằng flavonoid là một chất chống
oxi hoá lý tưởng. Hiện nay, nhiều flavonoid được phân lập từ thực vật đã được ứng
dụng thành các chế phẩm đặc trị bệnh và sử dụng trong bảo quản thực phẩm, được thế
giới công nhận là một trong những lớp chất thiên nhiên có tác dụng làm chậm quá
trình lão hoá và đột biến của các tế bào trong cơ thể.


2.2.1. Polyphenol
2.2.1.1. Khái niệm polyphenol
Polyphenol là các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên và tồn tại trong thực vật được
chứng minh là có khả năng chống oxy hóa vô cùng hiệu quả. Polyphenol có thể bảo vệ
cơ thể, giúp cơ thể chống lại nhiều loại bệnh khác nhau do gốc tự do gây ra. Đặc điểm
chung của chúng là trong phân tử có vòng thơm (vòng benzen) chứa một hay hai,
ba,... hoặc nhiều nhóm hydroxil (OH) gắn trực tiếp vào vòng benzen. Tùy thuộc vào
số lượng và vị trí tương hỗ của các nhóm OH với bộ khung hóa học mà các tính chất
lý hoá học hoặc hoạt tính sinh học thay đổi.
2.2.1.2. Tác dụng của polyphenol
Polyphenol được chú ý tới bởi khả năng chống oxy hóa của chúng. Chúng có khả
năng chuyển electron trong chuỗi hô hấp bình thường định cư trong ti thể. Chúng có
được khả năng đó là do chúng có khả năng tạo phức bền với kim loại nặng. Do đó làm
mất khả năng hoạt tính xúc tác của chúng, đồng thời chúng có khả năng dập tắt các
quá trình tạo ra các gốc tự do.
Ngoài ra, polyphenol còn có khả năng ức chế sự phát triển của vi nấm.
Nhiều polyphenol có hoạt tính của vitamin P nghĩa là tăng độ đàn hồi và chuẩn hóa
tính thấm thấu của vi ti huyết quản.
Nhiều tài liệu nghiên cứu polyphenol có khả năng chống và ức chế các tế bào ung thư
và sự hấp thụ của tia UV.
2.2.1.3. Cấu trúc của polyphenol
Cấu trúc đơn giản nhất của polyphenol là một vòng benzenoid thơm (phenyl) gắn với

một nhóm hydroxyl (-OH). Số vòng phenyl càng tăng khả năng oxy hóa càng mạnh.
Tùy thuộc vào số lượng và vị trí tương hỗ của các nhóm OH với bộ khung hóa học mà
các tính chất lý hoá học hoặc hoạt tính sinh học thay đổi.
Điển hình có thể kể đến EGCG một hợp chất polyphenol quen thuộc có trong trà xanh
có khả năng chống oxy hóa cao, có tổng cộng 4 vòng phenyl thuộc nhóm flavonoid.
2.2.1.4. Nguồn gốc của polyphenol
Polyphenol xuất hiện nhiều ở rau củ quả và các loại hạt, sở dĩ ăn nhiều rau xanh và
trái cây giúp chúng ta tươi trẻ hơn là nhờ vi chất này. Các hợp chất polyphenol có khả
năng làm chậm lại quá trình oxy hóa nhờ vào sự kết hợp với các enzym có trong thực
vật. Polyphenol tồn tại chủ yếu trong tự nhiên, có thể tổng hợp hoặc bán tổng hợp
nhưng tính chất sẽ không bằng được với polyphenol tự nhiên.


2.2.1.5. Phân loại các hợp chất của polyphenol
Nhóm hợp chất phenol là một nhóm lớn các hợp chất thứ cấp bao gồm những hợp
chất chứa ít nhất một nhân thơm trên đó mang một hay nhiều nhóm hydroxy. Nhóm
gồm những hợp chất từ đơn giản như các acid phenol (acid gallic, acid caffeic) đến
những hợp chất trùng hợp cao phân tử (>3000 Dalton) như các tanin (acid tannic).
Chúng tồn tại dưới nhiều nhóm phân loại, đặc biệt là nhóm acid phenol, flavonoid,
tanin, stilben, lignan, saponin, phytosterol hay các phytostanol. Trong đó quan trọng
nhất là các flavonoid, tannin và acid phenol.
Vai trò của chúng đối với thực vật là dẫn dụ côn trùng, giúp cây thụ phấn, bảo vệ cây
khỏi tác hại của tia UV từ mặt trời, bảo vệ cây khỏi sâu bọ.
Tiền chất để sinh tổng hợp hầu hết các hợp chất polyphenol là acid shikimic hay
shikimat. Tùy vào tính tan của nhóm OH mà các phenol có hay không có tính acid.
Chúng là các chất có hoạt tính và dễ dàng bị oxy hóa tạo các polymer.
• Những hợp chất polyphenol đơn giản
Chỉ có một số ít hợp chất phenolic đơn giản (hợp chất chỉ chứa 1 vòng benzen) tồn tại
trong tự nhiên. Chẳng hạn, resorcinol (1,3-dihydroxybenzen) và phloroglucinol (1,3,5trihydroxybenzen) là những hợp chất được hình thành từ nhựa cây và vỏ cây ăn trái
(hình a).

Hình a. Cấu trúc của các hợp chất polyphenol đơn giản


• Flavonoid
Những hợp chất thuộc họ flavonoid có số lượng rất lớn và được nghiên cứu nhiều nhất
trong các hợp chất polyphenol. Cho đến nay đã có hơn 8000 hợp chất thuộc họ
flavonoid đã được phát hiện. Chúng có bộ khung hóa học C6−C3−C6’ (hình b).

Hình b. Cấu trúc tổng quát của hợp chất flavonoid
Dựa vào bản chất của cấu trúc cơ bản, flavonoid được phân chia thành nhiều phân lớp
khác nhau, ví dụ: (i) Vòng dị tố (đóng và mở), (ii) sự có hoặc không có liên kết đôi
C2=C3 và nhóm carbonyl ở C4 và (iii) vị trí của vòng B (ở vị trí C2 hoặc C3). Hầu hết
các flavonoid đều có nhóm thế OH ở vị trí C5 và C7 còn vòng B thường có nhóm thế
ở vị trí C3’ và C4’.

• Flavone
Đặc điểm của flavone là có nhóm keton ở C4 và một liên kết đôi ở C2, C3 (ví dụ:
apigenin và luteolin ở hình c). Vòng A là thành phần quan trọng của flavone xuất phát
từ phloroglucinol và vòng B có thể có các nhóm thế ở các vị trí C3’, C4’và C5’.

Hình c. Cấu trúc của hợp chất flavone


• Flavonol
Hợp chất flavonol là những hợp chất flavone có một nhóm OH ở C3 (hình d).
Flavonol có rất nhiều trong các loài thực vật và phổ biến là: quercetin, kaempferol và
myricetin (hình d).

Hình d. Cấu trúc của hợp chất flavonol

• Flavanone
Đặc điểm của flavanone là có một nhóm keton ở C4 và không có liên kết đôi ở C2, C3
(2-phenyl-2,3-dihydropyran-4-one). Flavanone là đồng phân của chalcone và chúng
được tổng hợp bằng phản ứng nhân tạo và phản ứng sinh hóa. Flavanone có một trung
tâm bất đối ở C2 tạo nên hai đồng phân quang học rất quan trọng có một số hoạt tính
sinh học. Một số flavanone phổ biến là naringenin, eriodictyol và hespertin (hình e).

Hình e. Cấu trúc của hợp chất flavanone


• Dihydroflavonol
Hợp chất dihydroflavonol là flavanone được gắn nhóm thế OH ở C3 (2-phenyl-3hydroxy-2,3-dihydropyran-4-ones) (hình f). Chúng có hai carbon bất đối C2 và C3
nên tạo ra hai cặp đôi đồng phân quang học. Những hợp chất dihydroflavonol phổ
biến nhất là: aromanderin, taxifolin và ampelopsin (hình f).

Hình f. Cấu trúc của hợp chất dihydroflavonol

• Flavanol
Đặc điểm của hợp chất flavanol là không có nhóm keton ở C4 và liên kết đôi ở C2, C3
(hình g). Chúng được chia làm hai dạng: (i) flavan-3,4-diols và (ii) flavan-3-ol.
Catechin và epicatechin là những hợp chất flavan-3-ol được phân bố rất rộng rãi và có
trong thành phần của trà xanh. Chúng có thể kết hợp với acid gallic để tạo ra
epigallocatechin gallate hoặc epicatechin gallate.

Hình g. Cấu trúc của hợp chất flavanol


• Chalcone và dihydrochalcone
Chalcone (1,3-diaryl-2-propen-1-one) là những hợp chất flavonoid mạch hở trong đó

có hai vòng thơm được liên kết với nhau bằng nhóm carbonyl và liên kết đôi Cα=Cβ.
Và cần lưu ý rằng, cách đánh số thứ tự trong chalcone bị đảo ngược so với cách đánh
số thứ tự trong flavonoid (ví dụ: vòng A có số thứ tự 1’-6’, vòng B có số thứ tự 1-6
(hình h).
Sự có mặt của liên kết chưa bão hòa α, β và không có vòng C trung tâm là hai đặc
điểm khác biệt của chalcone, nên nó tạo ra những hợp chất có tính chất hóa học khác
nhau từ hợp chất flavonoid.

Hình h. Cấu trúc của hợp chất chalcone
Chalcone được tổng hợp nhờ vào xúc tác enzym chalcone. Đây là hợp chất trung gian
rất quan trọng có trong thực vật, vì nó là tiền chất để tạo ra hầu hết các hợp chất
flavonoid. Quá trình chuyển hóa từ chalcone thành flavone là nhờ vào chất xúc tác là
enzym đồng phân của chalcone.


• Isoflavone
Trong isoflavone thì vòng B được thế vào C3 thay vì C2 như trong hợp chất flavonoid
(ví dụ: daidzein và genistein ở hình i).

Hình i. Cấu trúc của hợp chất isoflavone

• Anthocyanidin
Anthocyanidin có bộ khung hóa học dựa trên ion pyrylium (hình j). Đặc điểm nổi bật
của hợp chất này là một ion mang điện tích dương. Hầu hết các hợp chất của
anthocyanidin là nhân tố chủ yếu tạo ra những màu sắc khác nhau ở thực vật và hoa.
Hai hợp chất anthocyanidin phổ biến là cyanidin, pelargonidin được trình bày ở hình j.

Hình j. Cấu trúc của hợp chất anthocyanidin

2.2.1.6. Cơ chế hoạt động của các hợp chất chống oxy hóa polyphenol
• Cơ chế chuyển nguyên tử hydro (Hydrogen Atomic Transfer-HAT)
Trong cơ chế này, chất chống oxy hóa, được ký hiệu là ArOH, sẽ khống chế các gốc tự
do (ví dụ: gốc peroxyl ROO•) bằng cách chuyển một nguyên tử hydro của nhóm OH
trong ArOH sang gốc tự do ROO•:
ROO• + ArOH → ROOH + ArO•

(1.1)

Gốc phenoxyl (ArO•) tạo thành có thể được ổn định nhờ vào sự chuyển một nguyên tử
hydro ở xa hơn để tạo thành quinone hoặc phản ứng với gốc tự do khác bao gồm cả
các gốc phenoxyl khác. Với sự phát triển liên tục như vậy sẽ tạo ra một chuỗi các
phản ứng.
Cơ chế HAT phù hợp với kiểu phân cắt đồng ly của liên kết O-H trong hợp chất
polyphenol. Phản ứng này có thể xảy ra trên mỗi nhóm OH của hợp chất polyphenol
(ArOH) và nó phụ thuộc vào năng lượng phân ly liên kết (Bond Dissociation Enthalpy
− BDE) của nhóm OH và enthalpy của phản ứng (1.1).
Năng lượng phân ly liên kết (BDE) thể hiện độ bền nhiệt động của liên kết O-H trong
hợp chất polyphenol. BDE thấp thì liên kết O-H dễ dàng bị cắt đứt và nguyên tử hydro
dễ dàng chuyển đến kết hợp với gốc tự do, điều này sẽ đóng vai trò rất quan trọng
trong phản ứng chống oxy hóa.
• Cơ chế chuyển một electron chuyển proton (Single Electron Transfer-Proton
Transfer − SET−PT)
Cơ chế này gồm hai quá trình (phản ứng 1.2), trong quá trình thứ nhất một electron từ
polyphenol chuyển sang gốc tự do và quá trình thứ hai là chuyển một proton.
ROO• + ArOH → ROO- + ArO+• → ROOH + ArO•

(1.2)

Cơ chế SET−PT được quyết định bởi khả năng chuyển electron, được đặc trưng bởi

năng lượng ion hóa (Ionization Energy − IE). Trong quá trình thứ hai của cơ chế này
thì liên kết O−H phân cắt theo kiểu dị ly, được đặc trưng bởi năng lượng phân ly
proton (Proton Dissociation Enthalpy – PDE), nó tỏa nhiệt mạnh đối với hợp chất
phenolic. Ngoài ra, dung môi cũng ảnh hưởng đến enthalpy phản ứng của quá trình
thứ nhất. Vì vậy, dung môi cần phải đưa vào nghiên cứu để thu được một sự mô phỏng
tốt về đặc điểm phản ứng oxy hóa của hợp chất polyphenol.


• Cơ chế chuyển proton mất electron (Sequential Proton Loss Electron Transfer −
SPLET)
Trong cơ chế SPLET (các phản ứng 1.3) thì một proton bị mất và tiếp theo đó là sự
chuyển electron. Hai đại lượng nhiệt động học bao gồm ái lực proton (Proton Affinity
– PA) và năng lượng chuyển electron (Electron Transfer Enthalpy – ETE) là hai thông
số đặc trưng cho quá trình này. Cơ chế này được xét trong điều kiện pH cụ thể.
ArOH → ArO‒ + H+
ArO‒ + RO2• → RO2‒ + ArO• (1.3)
RO2‒ + H+ → ROOH
Sơ đồ tổng quát về các cơ chế chống oxy hóa của hợp chất polyphenol được trình bày
ở hình 1.13.

Hình 1.13. Sơ đồ các cơ chế chống oxy hóa


2.2.1.6. Một số nguyên liệu giàu hợp chất polyphenol ở Việt Nam
• Cây sa kê
Sa kê có tên khoa học là Artocarpus altilis (hình a) phân bố rộng rãi ở khu vực Thái
Bình Dương: Indonesia, Malaysia đến Hawaii. Cây thích hợp với khí hậu nhiệt đới gió
mùa nóng ẩm, mưa nhiều. Sa kê là một trong những loài cây lương thực có sản lượng
cao. Quả sa kê có chứa thành phần tinh bột, khoáng chất, các acid amin thiết yếu. Sa
kê được coi là cây đáp ứng cho nhu cầu thực phẩm của các dân tộc thiểu số và làm

nguyên liệu cho một số ngành, chủ yếu là ngành công nghệ thực phẩm. Sa kê đã được
người Pháp đưa vào Việt Nam từ Indonesia và được trồng tại miền Nam Việt Nam.
Cây không sống được trong vùng khí hậu miền Bắc Việt Nam.

Hình a. Hình ảnh cây sa kê


Cây sa kê là một loại cây đặc biệt, tất cả các bộ phận của của cây không chỉ chứa các
thành phần cơ bản như protein, lipid, vitamin… mà còn chứa các thành phần dược
tính khác như flavonoid, stilbenoid, arylbenzofuron và jacalin. Những chất này rất có
lợi cho quá trình tiêu hóa trong cơ thể con người. Lá, rễ và vỏ của cây sa kê được sử
dụng như những vị thuốc truyền thống để điều trị bệnh gút, bệnh viêm gan, bệnh tăng
huyết áp, bệnh rối loạn chức năng gan, bệnh tiểu đường và đặc biệt là khả năng chống
oxy hóa của chúng.
• Măng cụt
Măng cụt (hình b) có tên khoa học là Garcinia mangostana L., thuộc họ Bứa
(Clusiaceae), là loài cây ăn quả rất phổ biến thuộc ở Đông Nam Á, Ấn Độ, Sri LanKa.
Cây măng cụt còn có tên gọi khác là cây măng, sơn trúc tử, người phương Tây gọi trái
măng cụt là “nữ hoàng của các loại trái cây”. Do thích hợp với khí hậu nóng ấm nên ở
Việt Nam cây măng cụt được trồng nhiều ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ, đồng bằng
sông Cửu Long.

Hình b. Hình ảnh về cây và vỏ quả măng cụt
Từ lâu vỏ măng cụt đã được sử dụng để làm thuốc điều trị các bệnh đau bụng, tiêu
chảy, kiết lỵ, nhiễm trùng vết thương và ung nhọt mãn tính. Những hợp chất chủ yếu
có hoạt tính trong vỏ măng cụt là xanthone và dẫn xuất của xanthone. Chúng thuộc
loại hợp chất polyphenol và thường tìm thấy trong các cây thực vật bậc cao. Một vài
chất trong số các hợp chất xanthone có khả năng chống oxy hóa cao, hoạt tính kháng
viêm, hoạt tính kháng khuẩn. Vì vậy, trong thời gian gần đây các hợp chất xanthone
chiết xuất từ vỏ măng cụt được sử dụng để sản xuất thực phẩm chức năng cũng như

các sản phẩm khử trùng.


2.2.2. Flavonoid
2.2.2.1. Khái niệm flavonoid
Flavonoid là một nhóm hợp chất lớn thường gặp trong thực vật. Hơn một nửa rau quả
thường dùng có chứa flavonoid. Flavonoid cũng là thành phần hay gặp trong dược liệu
nguồn gốc thực vật. Cho đến nay có khoảng 4.000 chất đã được xác định cấu trúc. Chỉ
riêng 2 nhóm flavon và flavonol và với nhóm thế là OH hoặc OCH3 thì theo lý thuyết
có thể gặp 38.627 chất. Phần lớn các chất flavonoid có màu vàng (Flavonoid do từ
flavus có nghĩa là màu vàng). Tuy nhiên một số có màu xanh, tím đỏ, một số khác lại
không có màu cũng thuộc nhóm flavonoid. Trong thực vật cũng có một số nhóm hợp
chất khác không thuộc flavonoid nhưng lại có màu vàng như carotenoid, anthranoid,
xanthon, cần chú ý để khỏi nhầm lẫn.
2.2.2.2. Tác dụng của flavonoid
Các dẫn chất flavonoid có khả năng dập tắt các gốc tự do như HO •, ROO•. Các gốc
này sinh ra trong tế bào bởi nhiều nguyên nhân và khi sinh ra cạnh DNA thì sẽ gây ra
những ảnh hưởng nguy hại như gây biến dị, hủy hoại tế bào, gây ung thư, tăng nhanh
sự lão hoá. Thí nghiệm cho thấy khả năng dập tắt của một số flavonoid theo thứ tự:
myricetin>quercetin>rhammetin>morin>diosmetin>naringenin>apigenin>catechin>
5,7 dihydroxy-3′, 4′, 5′ trimethoxy flavon>robinin>kaempferol>flavon.
+ Flavonoid tạo được phức với các ion kim loại mà chính các ion kim loại này là xúc
tác của nhiều phản ứng oxy hoá. Các flavonoid có 3,5,3′,4′ hydroxy có khả năng liên
kết tốt với các ion kim loại đó theo phức oxychromon, oxycarbonyl hoặc 3′,4′
orthodioxyphenol.
+ Thành phần của màng tế bào có các chất lipid dễ bị peroxyd hoá, tạo ra những sản
phẩm làm rối loạn sự trao đổi chất cũng dẫn đến sự huỷ hoại tế bào. Đưa các chất
chống oxy hoá như flavonoid vào cơ thể để bảo vệ tế bào thì có thể ngăn ngừa các
nguy cơ như xơ vữa động mạch, tai biến mạch, lão hoá , tổn thương do bức xạ, thoái
hoá gan,…

+ Flavonoid cùng với acid ascorbic tham gia trong quá trình hoạt động của enzym oxy
hoá – khử. Flavonoid còn ức chế tác động của hyaluronidase. Enzym này làm tăng
tính thấm của mao mạch. Khi enzym này thừa thì gây hiện tượng xuất huyết dươi da
mà y học gọi là bệnh thiếu vit. P (P avitaminose). Các chế phẩm chứa flavonoid chiết
từ các loài Citrus như “Cemaflavone”, “Circularine”…, flavonoid từ lá bạc hà
(diosmin) như “Daflon”, “Diosmil”, flavonoid từ hoa hoè (rutin) với nhiều biệt dược
khác nhau đã chứng minh tác dụng làm bền thành mạch, làm giảm tính “dòn” và tính
thấm của mao mạch. Tác dụng này được hợp lực cùng với acid ascorbic. Flavonoid
được dùng trong các trường hợp rối loạn chức năng tĩnh mạch, tĩnh mạch bị suy yếu,


giãn tĩnh mạch, trĩ, chảy máu do đặt vòng trong phụ khoa, các bệnh trong nhãn khoa
như sung huyết kết mạc, rối loạn tuần hoàn võng mạc. Các dẫn chất anthocyanosid có
tác dụng tái tạo tế bào võng mạc và đã được chứng minh có tác dụng tăng thị lực vào
ban đêm.
+ Tác dụng chống độc của flavonoid thể hiện làm giảm thương tổn gan, bảo vệ được
chức năng gan khi một số chất độc được đưa vào cơ thể súc vật thí nghiệm (CCl4,
benzen, ethanol, CHCl3, quinin, novarsenol…). Dưới tác dụng của flavonoid ngưỡng
ascorbic được ổn định đồng thời lượng glycogen trong gan tăng. Sự tích luỹ glycogen
có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chức năng giải độc gan.
Việc sử dụng một số dược liệu trong điều trị viêm gan, xơ gan, bảo vệ tế bào gan rất
hiệu quả như: cây actisô, có biệt dược là Chophytol. Cây Silibum marianum Gaertn có
biệt dược “Legalon”; cây bụt dấm – Hibiscus sabdariffa.
Tác dụng kích thích tiết mật thể hiện ở các chất thuộc nhóm flavanon, flavon, flavonol
và flavan-3-ol.
+ Flavonoid thể hiện tác dụng chống co thắt những tổ chức cơ nhẵn (túi mật, ống dẫn
mật, phế quản và một số tổ chức khác). Ví dụ apigenin có tác dụng làm giảm co thắt
phế quản gây ra bởi histamin, acetylcholin, seretonin.
+ Trên bộ máy tiết niệu, nhiều flavonoid thuôc nhóm flavon, flavanon, flavonol thể
hiện tác dụng thông tiểu rõ rệt. Scoparosid trong Sarothamnus scoparius,

lespecapitosid trong Lespedeza capitata, quercitrin trong lá diếp cá, flavonoid của cây
râu mèo đều có tác dụng thông tiểu.
+ Tác dụng chống loét của flavanon và chalcon glycosid của rễ cam thảo đã được ứng
dụng để chữa đau dạ dày. Một số dẫn chất khác như catechin, 3-O-methyl catechin,
naringenin cũng đã được thử thấy có tác dụng chống loét.
+ Tác dụng chống viêm của nhiều flavonoid thuộc các nhóm flavon, flavanon,
dihydroflavonol, anthocyanin, flavan-3-ol, chalcon, isoflavon, biflavon, 4-aryl
coumarin, 4-aryl chroman đều được chứng minh bằng thực nghiệm do các chất
flavonoid này ức chế con đường sinh tổng hợp prostagladin.
Sử dụng rutin, citrin, leucodelphinidin, quercetin, catechin để điều trị ban đỏ, viêm da,
tổn thương da và màng nhầy trong trường hợp xạ trị.
+ Trên hệ tim mạch, nhiều flavonoid thuộc nhóm flavonol, flavan-3-ol, anthocyanin
như quercetin, rutin, myricetin, pelargonin, hỗn hợp catechin của trà có tác dụng làm
tăng biên độ co bóp và tăng thể tích phút của tim, thí nghiệm làm hồi phục tim khi bị
ngộ độc bởi CHCl3, quinin, methanol, bình thường lại sự rối loạn nhịp.


– Cao chiết từ lá cây bạch quả – Ginko biloba chứa các dẫn chất 3-rutinosid của
kaempferol, quercetin và isorhammetin (trong lá già đã vàng thì chứa ginkgetin và
isoginkgetin) đã được một số hãng của Pháp bào chế thành biệt dược ví dụ
“Ginkogink”, “Tanakan” có tác dụng tăng tuần hoàn máu trong động mạch, tĩnh mạch
và mao mạch. Thuốc dùng cho những người có biểu hiện lão suy: rối loạn trí nhớ, khả
năng làm việc bằng trí óc sút kém, mất tập trung tư tưởng, hay cáu gắt.
+ Trên hệ thần kinh, một số C-flavon glycosid của hạt táo – Ziziphus vulgaris var.
spinosus (chứa spinosin, swertisin và các dẫn chất acyl của spinosin) có tác dụng an
thần rõ rệt.
+ Một số tài liệu gần đây có nói đến tác dụng chống ung thư của một số chất như
leucocyanidin, leucopelargonidin, leucodelphinidin và tác dụng kháng HIV của một số
dẫn chất thuộc nhóm flavon như chrysin, acacetin 7-O-b-D-galactopyranosid.
+ Các dẫn chất thuộc nhóm isoflavonoid có tác dụng estrogen ví dụ genistein (=5,7,4′

trihydroxyisoflavon) daizein (= 7,4′ dihydroxyisoflavon). Tác dụng này được giải
thích do sự gần nhau về cấu trúc với diethylstilboestrol.
+ Một số flavonoid khác thuộc nhóm rotenoid như chất rotenon có trong dây mật –
Derris ellipticaBenth thì tác dụng diệt côn trùng đã được biết và đã được ứng dụng từ
lâu.
2.2.2.3. Cấu trúc của flavonoid
Flavonoid được coi là các nhóm hợp chất phenol có cấu trúc C6-C3-C6, có nghĩa là
khung carbon của chúng gồm hai nhóm C6 (vòng benzen thế) gắn với một chuỗi C3
no.

Các lớp chất khác nhau trong nhóm được phân biệt bằng các dị vòng chứa oxi có thêm
và bằng các nhóm hydroxil được phân bố ở các vị trí khác nhau. Các flavonoid thường
tồn tại dưới dạng glycosid. Nhóm chất lớn nhất của flavonoid được đặc trưng bởi một
vòng pyran tạo thành do ba carbon trong chuỗi của C3 nối lại với nhau.
Hệ thống đánh số cho các dẫn xuất flavonoid như sau:


Có nhiều loại flavonoid với khung như trên khác nhau bởi trạng thái oxy hóa và cách
biến đổi của chuỗi C3. Các nhóm hydroxil thường có mặt ở các vòng thơm, chúng có
thể kết hợp để tạo nhóm metoxi hoặc glycosid. Các vị trí 5 và 7 của vòng A hầu như
luôn có nhóm hydroxil còn vòng B thường mang nhóm hydroxil hoặc nhóm ankoxi ở
vị trí 4’ hoặc ở cả vị trí 3’ và 4’. Các glycosid của flavonoid có thể mang đường ở trên
bất kì nhóm hydroxil nào có trong phân tử.
Các flavonoid được phân loại theo cấu trúc của chuỗi C3 thành các loại sau:

Một số dạng khác của chuỗi C3:


Cấu trúc hoàn chỉnh như sau:

Mối quan hệ về mặt sinh tổng hợp của các flavonoid được thể hiện trong sơ đồ sau:

a: quá trình đóng vòng
b: quá trình khử sinh học
c: sự xâm nhập của nhóm aryl
d: quá trình đề hidro hóa
e: quá trình hidroxyl hóa


f: quá trình đề hidroxyl hóa
Nhiều cây thuốc được dùng trong y học cổ truyền có chứa các hợp chất flavonoid,
chúng có nhiều tác dụng. Flavonoid có thể là các tác nhân ức chế sự hô hấp, ức chế
các enzym phosphodiesterase, khử đường andose (aldose reductase), oxy hóa
monoamine, protein kinases (enzym xúc tác quá trình chuyển phosphat từ ATP đến
protein), sao mã ngược, DNA polymerase (enzym xúc tác sự polime hóa các
nucleoside để tạo DNA) và lipoxigenase (enzym xúc tác cho quá trình oxy hóa các
liên kết đôi của một axit béo không no). Do các flavonoid thường là các tác nhân khử
nên chúng ức chế nhiều phản ứng oxy hóa có hoặc không có enzym. Chúng là các
chất bắt giữ tốt các gốc hidroxi và đa oxi tự do để bảo vệ các màng lipid chống lại các
phản ứng phá hủy. Hoạt tính chống oxy hóa của một số flavonoid đã được chứng minh
qua việc sử dụng các cây thuốc có chúng là các thành phần hoạt động làm thuốc điều
trị các bệnh giảm chức năng của gan (ví dụ chất silymarin của cây Silybum Marianum
là chất được biết nhiều nhất trong số các flavonoid có tác dụng này, nó có tác dụng
bảo vệ màng tế bào gan cũng như là ức chế quá trình tổng hợp prostaglandin). Một số
flavonoid còn có tác dụng chống lại bệnh scobut, vai trò của các flavonoid là bảo vệ
axit ascorbic không bị oxy hóa. Một số oligome flavonoid có tác dụng chống cao
huyết áp do chúng ức chế enzym biến đổi angiotensin. Trong khi quercetin được biết
đến là một chất gây đột biến gen thì một số flavonoid khác lại có hoạt tính chống đột
biến gen. Một số chất isoflavone hoạt động giống như các hoocmon estrogen ở động
vật có vú như genistein.

Flavonoid tồn tại trong tất cả các bộ phận của cây bao gồm quả, phấn hoa, rễ và thân
gỗ.
Phương pháp cơ bản để nghiên cứu cấu trúc là thủy phân kiềm.
Ví dụ như sự thoái biến kiềm của chrysin nhận được phloroglucinol, axit axetic, axit
benzoic và một lượng nhỏ axetophenon.

Ngày nay bằng các phương pháp phổ có thể xác định cấu trúc của các chất flavonoid
chỉ dựa trên các dữ kiện phổ của chúng. Tuy nhiên các phản ứng tạo màu cũng đóng
vai trò rất quan trọng trong việc nhận dạng các flavonoid trong giai đoạn phân tích đầu
tiên. Khả năng biến đổi giữa các dạng cấu trúc trong nhóm rất đáng quan tâm trong
khi xác định cấu trúc của các hợp chất flavonoid.
Ví dụ như chalcone và flavanon là đồng phân và có thể chuyển đổi lẫn nhau.

Flavanone có thể biến đổi thành flavonol và flavone.


2.2.2.4. Nguồn gốc của flavonoid
- Năm 1936, Szent Gyorgy, dược sĩ người Hungari tách từ ớt và quả chanh một chất
cùng với vitamin C có tác dụng chữa được chứng chảy máu mao mạch, củng cố thành
mạch, ông gọi là vitamin C2 hoặc vitamin P (P là chữ đầu của từ tiếng Pháp
perméabilité – có nghĩa là tính thấm). Về sau người ta thấy trong giới thực vật có
nhiều hợp chất thứ sinh có đặc tính tương tự vitamin P và đặt cho chúng một tên
chung là flavonoid.
- Lavollay, Neumann Porrot (1941, 1942) đã chứng minh catechin có tác dụng mạnh
hơn vitamin C trong việc giữ bền thành mạch.
Thực nghiệm cho thấy các flavonoid có các nhóm OH ở vị trí 3,4 có tác dụng tốt đối
với sự nâng cao tính bền vững của thành mạch. Rutin là chất tiêu biểu về tác dụng này.
Hyaluronidase là enzym làm tăng tính thấm của mao mạch, khi thừa enzym này sẽ xảy

ra hiện tượng xuất huyết dưới da. Flavonoid ức chế sự hoạt động của hyaluronidase.
Trên hệ tim mạch, nhiều flavonoid như quercetin, rutin, myciretin, hỗn hợp các
catechin của trà có tác dụng làm tăng biên độ co bóp tim, tăng thể tích phút của tim….
Các flavonoid có tác dụng củng cố, nâng cao sức chống đỡ và hạ thấp tính thẩm thấu
các hồng huyết cầu qua thành mạch thông qua tác dụng lên các cấu trúc màng tế bào
của nó. Hay nói cách khác, vitamin P và flavonoid nói chung duy trì độ mềm dẻo của
thành mạch, ứng dụng vào điều trị các rối loạn chức năng tĩnh mạch, giãn hay suy yếu
tĩnh mạch.
Flavonoid còn có tác dụng chống độc, làm giảm thương tổn gan, bảo vệ chức năng
gan.
Nhiều flavonoid thuộc nhóm flavon, favanon, flavanol có tác dụng lợi tiểu rõ rệt, như
là các flavonoid có trong lá diếp cá, trong cây râu mèo…
Các dẫn xuất của kaempferol, quercetin, isorhammetin có tác dụng tăng tuần hoàn
máu trong động mạch, tĩnh mạch và mao mạch, dùng cho những người có biểu hiện
lão suy, rối loạn trí nhớ, khả năng làm việc đầu óc sút kém, mất tập trung, hay cáu
gắt…
Quercetin là một flavonoid làm xương sống cho nhiều loại flavonoid khác, gồm rutin,
quercitrin, hesperidin – các flavonoid của cam quít. Những dẫn xuất này khác với
quercetin ở chỗ chúng có các phân tử đường gắn chặt vào bộ khung quercetin.
Quercetin là một flavonoid bền vững và hoạt động nhất trong các nghiên cứu, và
nhiều chế phẩm từ dược thảo có tác dụng tốt là nhờ vào thành phần quercetin với hàm
lượng cao.


+ Quercetin có khả năng chống oxy hóa và tiết kiệm lượng vitamin C sử dụng, giúp
tích lũy vitamin C trong các mô tổ chức.
+ Quercetin có khả năng chống viêm do ức chế trực tiếp hàng loạt phản ứng khởi phát
hiện tượng này: ức chế sự sản xuất và phóng thích histamin và các chất trung gian
khác trong quá trình viêm và dị ứng.
+ Quercetin ức chế men aldose reductase rất mạnh, men này có nhiệm vụ chuyển

glucose máu thành sorbitol – một hợp chất liên quan chặt chẽ với sự tiến triển các biến
chứng của đái tháo đường (đục thủy tinh thể do đái tháo đường, thương tổn thần kinh,
bệnh võng mạc, đái tháo đường).
2.2.2.5. Phân loại flavonoid
Trừ một số trường hợp mạch 3C hở như chalcone, đa số trường hợp mạch 3C đóng
vòng với vòng A và tạo nên dị vòng C chứa O như:

Hình a. Vòng benzopyrano của hợp chất flavonoid
Dựa trên mức độ oxy hóa của mạch 3C và vị trí của gốc aryl (vòng B) liên kết với
vòng benzopyrano, người ta chia flavonoid thành các loại khác nhau:
• Euflavonoid
Euflavonoid là các flavonoid có gốc aryl gắn ở vị trí C2 như anthocyaniđin, flavan,
flavan-3-ol, flavan-4-ol, flavan 3,4-điol, flavanone, 3-hiđroxi flavon, flavon flavonol,
đihiđro chalcon, chalcon, auron.
• Flavon

Các dẫn chất flavon rất phổ biến trong thực vật, kết tinh không màu đến màu vàng
nhạt. Chỉ kể đến những flavon có nhóm thế -OH, -OCH3 thì hiện nay đã xác định
được có khoảng 300 chất. Chất flavon đơn giản nhất không có nhóm thế đã được phân