nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn e coli của lá gai (boehmeria nivea)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH CHỐNG OXY
HĨA VÀ KHÁNG KHUẨN E. coli CỦA LÁ GAI
(Boehmeria nivea)
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD: ThS. Tạ Đăng Khoa
SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi
MSSV: 1053010939
Khóa:

2010 – 2014

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2013


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

MỤC LỤC
Phần I: GIỚI THIỆU ................................................................................................ 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................. 2
1.2 Mục tiêu đề tài...................................................................................................... 3
Phần II: ....................................................................................................................... 4

TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................................... 4
2.1 Cây lá gai (Boehmeria nivea) [9, 11]................................................................... 5
2.1.1 Đặc điểm thực vật ......................................................................................... 6
2.1.2 Thành phần hóa học ..................................................................................... 9
2.1.3 Công dụng cây lá gai .................................................................................. 10
2.2 Quá trình chống oxy hóa [2, 10, 19, 20, 21] ..................................................... 10
2.2.1 Gốc tự do ..................................................................................................... 10
2.2.2 Cơ chế chống oxy hóa ................................................................................. 14
2.2.3 Các chất chống oxy hóa.............................................................................. 15
2.2.4 Các phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết ..... 22
2.2.4.1 Phương pháp TEAC ............................................................................ 22
2.2.4.2 Phương pháp DPPH ............................................................................ 22
2.2.4.3 Phương pháp ORAC ............................................................................ 23
2.2.4.4 Phương pháp TRAP ............................................................................. 23
2.2.4.5 Phương pháp FRAP ............................................................................ 24
2.3 Phương pháp trích ly ......................................................................................... 24
2.3.1 Các phương pháp trích ly [3] .................................................................... 24

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang i


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

2.3.2 Các dung mơi trích ly [1] ........................................................................... 25
2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly [1] ..................................... 26
2.4 Q trình kháng khuẩn [4] ............................................................................... 27

2.4.1 Tính chất...................................................................................................... 27
2.4.2 Các phương pháp thử hoạt tính kháng khuẩn của dịch chiết ................ 27
2.4.2.1 Phương pháp sử dụng chất nền bán rắn ............................................ 28
2.4.2.2 Phương pháp sử dụng chất nền lỏng- Broth Dilution Methods (Pha
loãng trong canh trường) ................................................................................ 31
2.4.2.3 Thin-Layer Chromatography (TLC)–Bioautography (Sắc kí lớp mỏng)
........................................................................................................................... 34
2.5 Vi khuẩn ............................................................................................................. 35
2.5.1 Escherichia coli ........................................................................................... 35
2.5.1.1 Giới thiệu .............................................................................................. 35
2.5.1.2 Đặc điểm và cơ chế gây bệnh .............................................................. 37
2.5.2 Pseudomonas aeruginosa [20, 29, 30] ........................................................ 37
2.5.2.1 Giới thiệu [20] ...................................................................................... 37
2.5.2.2 Đặc điểm và khả năng gây bệnh ......................................................... 39
2.5.3 Salmonella typhi [21, 24] ............................................................................ 39
2.5.3.1 Giới thiệu .............................................................................................. 39
2.5.3.2 Đặc điểm và khả năng gây bệnh [21] .................................................. 41
2.5.4 Staphylococcus aureus [7] .......................................................................... 41
2.5.4.1 Giới thiệu .............................................................................................. 41
2.5.4.2 Đặc điểm và khả năng gây bệnh ......................................................... 44
SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang ii


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Phần III: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 46

3.1 Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................ 47
3.1.1 Địa điểm thí nghiệm ................................................................................... 47
3.1.2 Đối tượng thí nghiệm ................................................................................. 47
3.1.3 Dụng cụ - thiết bị ........................................................................................ 47
3.1.4 Hóa chất ....................................................................................................... 48
3.1.5 Phương pháp phân tích .............................................................................. 48
3.2 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 50
3.2.1 Quy trình sản xuất dự kiến ........................................................................ 50
3.2.2 Thuyết minh quy trình ............................................................................... 51
3.2.2.1 Xử lý ...................................................................................................... 51
3.2.2.2 Chần...................................................................................................... 51
3.2.2.3 Xay ........................................................................................................ 51
3.2.2.4 Trích ly .................................................................................................. 51
3.2.2.5 Lọc ........................................................................................................ 51
3.2.2.6 Cơ quay ................................................................................................. 52
3.2.3 Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................................ 53
3.2.4 Bố trí thí nghiệm ......................................................................................... 54
3.2.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát nguyên liệu ban đầu .................................... 54
3.2.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ dung mơi trích ly............................ 54
3.2.4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu : dung môi ......................... 57
3.2.4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian và nhiệt độ trích ly........................ 59
3.2.4.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa của lá gai ............. 62
SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang iii


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

3.2.4.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của lá gai ............... 63
3.2.4.7 Thí nghiệm 7: Thí nghiệm ứng dụng lá gai vào sản xuất trà túi lọc. 64
Phần IV: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ...................................................................... 66
4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát nguyên liệu ban đầu ................................................. 67
4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ dung mơi trích ly ........................................ 68
4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu – dung mơi ..................................... 70
4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian và nhiệt độ trích ly ................................... 72
4.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa của lá gai .......................... 74
4.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của lá gai............................ 77
4.7 Thí nghiệm 7: Thí nghiệm ứng dụng lá gai vào sản xuất trà túi lọc ............. 79
Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 80
5.1 Kết luận .............................................................................................................. 83
5.2 Kiến nghị ............................................................................................................ 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... I
PHỤ LỤC ................................................................................................................ III

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang iv


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Cây lá gai (Boehmeria nivea) .................................................................... 5
Hình 2.2: Một số lồi thuộc chi gai ........................................................................... 6
Hình 2.3: Mặt trước và mặt sau lá loài gai trắng (Boehmeria nivea) ..................... 7

Hình 2.4: Thân cây lá gai........................................................................................... 7
Hình 2.5: Hoa lá gai, hoa cái, hoa đực ..................................................................... 8
Hình 2.6: Quả lá gai ................................................................................................... 8
Hình 2.7: Nguyên nhân hình thành gốc tự do ........................................................ 11
Hình 2.8: Cơ chế hình thành gốc tự do ................................................................... 13
Hình 2.9: Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa............................................. 14
Hình 2.10: Sự gắn kết kim loại của chất chống oxy hóa........................................ 15
Hình 2.11: Sự phát sinh ROS trong tế bàà hệ thống chống oxy hóa nội sinh trong
quá trình thiếu máu cục bộ - tái tưới máu............................................................... 17
Hình 2.12: α – Tocopherol ....................................................................................... 18
Hình 2.13: Vitamin C ............................................................................................... 19
Hình 2.14: Phản ứng của quecetin với gốc tự do superoxid .................................. 21
Hình 2.15: Phản ứng trung hịa gốc DPPH ............................................................ 23
Hình 2.16: Phương pháp khuếch tán đĩa ................................................................ 29
Hình 2.17: Kết quả của thử nghiệm Agar Dilution ................................................ 30
Hình 2.18: Broth Dilution Method .......................................................................... 33
Hình 2.19: Micro – broth Methods .......................................................................... 34
Hình 2.20: TCL bioautography ................................................................................ 35
Hình 2.21: Vi khuẩn E.coli ...................................................................................... 36
SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang v


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Hình 2.22: Khẩn lạc E.coli....................................................................................... 36
Hình 2.23: Vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa ..................................................... 38

Hình 2.24: Khuẩn lạc Pseudomonas aeruginosa.................................................... 39
Hình 2.25: Vi khuẩn Salmonella enterica typhi ..................................................... 40
Hình 2.26: Khuẩn lạc Salmonella sp. ...................................................................... 41
Hình 2.27: Vi khuẩn Staphylococcus aureus .......................................................... 42
Hình 2.28: Hình thái vi khuẩn Staphylococcus aureus ......................................... 43
Hình 2.29: Hình thái khuẩn lạc S.aureus trên hai môi trường nuôi cấy .............. 44
Hình 3.1: Quy trình trích ly dịch chiết lá gai .......................................................... 50
Hình 3.2: Sơ đồ nghiên cứu ..................................................................................... 54
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ dung mơi trích ly ................. 56
Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm kha sát tỉ lệ nguyên liệu : dung mơi ................ 58
Hình 3.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nhiệt độ - thời gian trích ly ................ 61
Hình 4.1: Kết quả xác định hoạt chất sinh học Flavonoid .................................... 67
Hình 4.2: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nồng độ dung mơi ethanol đến q trình
trích ly ........................................................................................................................ 69
Hình 4.3: Đồ thị thị thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu – dung môi đến q
trình trích ly............................................................................................................... 71
Hình 4.4: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến quá trình
trích ly ........................................................................................................................ 73
Hình 4.5: Kết quả chống oxy hóa ............................................................................ 75
Hình 4.6: Mối tương quan giữa nồng độ và hoạt tính chống oxy hóa của cao chiết
lá gai và vitamin C .................................................................................................... 76

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang vi


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Hình 4.7: Khả năng kháng khuẩn gây bệnh của dịch chiết lá gai ........................ 78
Hình 4.8: Màu sắc dịch lá gai ở các tỉ lệ phối trộn khác nhau .............................. 79

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang vii


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng giá trị dinh dưỡng cây lá gai ........................................................... 9
Bảng 3.1: Bảng các phương pháp phân tích........................................................... 48
Bảng 3.2: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nguyên liệu ban đầu .................... 54
Bảng 3.3: Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ dung môi .............................. 55
Bảng 3.4: Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nguyên liệu : dung mơi ............... 57
Bảng 3.5: Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát nhiệt độ - thời gian trích ly ................ 60
Bảng 3.6: Bố trí thí nghiệm thử hoạt tính chống oxy hóa của lá gai .................... 62
Bảng 4.1: Kết quả khảo sát nguyên liệu ban đầu ................................................... 67
Bảng 4.2: Ảnh hưởng của nồng độ dung mơi đến q trình trích ly .................... 68
Bảng 4.3: Ảnh hưởngcủa tỉ lệ nguyên liệu – dung mơi đến q trình trích ly ..... 70
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến qáu trình trích ly ................ 72
Bảng 4.5: Giá trị OD và HTCO (%) của cao chiết lá gai và vitamin C ................. 75
Bảng 4.6: Khả năng kháng khuẩn của dịch chiết lá gai bằng ethanol ................. 78

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang viii


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Phần I: GIỚI THIỆU

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 1


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

1.1 Đặt vấn đề
Hàng ngày cơ thể chúng ta luôn phải chịu sự tấn công của các gốc tự do độc hại.
Mỗi ngày một tế bào phải hứng chịu 10,000 đợt tấn công của các gốc tự do. Và trong
suốt 70 năm cuộc đời, chúng ta sẽ phải liên tục chống chọi với 17 tấn gốc tự do. Vì vậy
mà quá trình lão hóa trong cơ thể diễn ra nhanh chóng. Nguy hại hơn những gốc chất
này có thể gây ra những bệnh tật nguy hiểm cho con người. Theo thời gian các gốc tự do
không ngừng sinh ra và gây nguy hại trong khi hệ thống phòng vệ của cơ thể yếu dần.
Do đó, ngồi việc hạn chế các tác nhân gây tăng sinh gốc tự do, chúng ta cần có chế độ
ăn uống phù hợp, bổ sung chất chống gốc tự do chính là các chất chống oxy hóa để cơ
thể tăng khả năng phòng vệ và hạn chế tác động của gốc tự do. Tuy nhiên, các chất chống
oxy hóa này phải an toàn cho cơ thể cũng như dễ tìm và rẻ. Để có được những đặc tính
đó thì các chất chống oxy hóa đi từ các nguồn tự nhiên ngày càng được quan tâm nghiên

cứu.
Cây lá gai là một loài cây khá phổ biến ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế
giới, chúng phân bố từ bắc vào nam bởi cây dễ trồng, dễ sống và dễ phát triển. Cây lá
gai thường chỉ được sử dụng để làm sợi đan lưới hoặc dệt vải và phần còn lại là đọt non
và lá với khối lượng lớn thì hầu như rất ít được sử dụng. Lá gai chủ yếu được dùng để
chế biến một loại bánh cổ truyền Việt Nam là bánh ít lá gai. Bên cạnh đó, theo kinh
nghiệm dân gian lá gai còn được sử dụng trong đông y như một loại thảo dược để cầm
máu, làm lành vết thương hay làm thuốc an thần. Tuy nhiên, các nghiên cứu về lá gai
còn hạn chế nên ít ai biết được rằng trong lá gai có chứa những hợp chất phenolic có khả
năng chống oxy hóa và diệt khuẩn cao.
Nhằm khẳng định các hợp chất quý giá của lá gai và tận dụng nguồn nguyên liệu
dồi dào đang bị bỏ phí chúng tơi quyết định thực hiện đề tài “Nghiên Cứu Hoạt Tính
Chống Oxy Hóa Và Kháng Escherichia coli Của Lá Gai (Boehmeria nivea)”.

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 2


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Trong đề tài này, chúng tơi tiến hành khảo sát q trình trích ly lá gai để xác định
các thông số tối ưu. Kế tiếp chúng tơi thực hiện định tính, định lượng hoạt chất
polyphenol tổng có trong dịch chiết bằng phương pháp UV-Vis. Cuối cùng, chúng tơi
tiến hành khảo sát hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn của dịch chiết lá gai bằng
cách sử dụng phương pháp bắt gốc tự do DPPH và phương pháp đo vòng kháng khuẩn.
Với đề tài này chúng tôi hi vọng bước đầu khảo sát hoạt tính chống oxy hóa và
kháng khuẩn của lá gai (Boehmeria nivea) để tìm ra nguồn nguyên liệu mới chứa các

hoạt chất sinh học tốt cho sức khỏe. Từ đó, ứng dụng lá gai vào sản xuất các sản phẩm
thực phẩm chứa các hoạt chất sinh học có lợi cho sức khỏe của người tiêu dùng. Mở ra
hướng ứng dụng mới có hiệu quả kinh tế cho cây lá gai. Kết quả đề tài sẽ là nền tảng cho
các nghiên cứu tiếp theo.
1.2 Mục tiêu đề tài
Nghiên cứu các điều kiện thu nhận dịch chiết lá gai và khảo sát hoạt tính chống
oxy hóa, kháng khuẩn của lá gai (Boehmeria nivea). Góp phần vào nghiên cứu các sản
phẩm ứng dụng từ lá gai.

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 3


GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Nghiên Cứu Khoa Học

Phần II:
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 4


GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Nghiên Cứu Khoa Học
2.1 Cây lá gai (Boehmeria nivea) [9, 11]

Cây lá gai (Boehmeria nivea) hay cịn có tên gọi là Ramie. Từ “gai-Ramie” bắt
nguồn từ đất nước Mã Lai cổ đại và được anh hóa. Ở Ấn Độ lá gai còn được gọi bằng
những cái tên khác như Rhea, Popah, KhunKoora, Kurkunda... (Kirby, 1963;
Manersberger, 1954). Cây gai đã được sử dụng như một loại cây cho sợi dệt ở phương
Đông thời cổ đại. Cây gai đã phát triển ở Trung Quốc trước cả khi bông vải du nhập vào
đất nước này hàng thế kỉ vào những năm 1300 sau công nguyên. Ở Nhật Bản đã sản xuất
các loại vải làm bằng sợi gai được gọi là “Echigojfu” và “Satsumjofu” từ thời cổ đại.
Theo ghi chép của Nester (900 năm trước công nguyên), các tàu involga (Nga) đã sử
dụng sợi gai để chuẩn bị các cánh buồm của họ.
Giai đoạn lịch sử hiện đại của cây gai được cho là được bắt đầu từ những năm
1960 khi George Eberhard Rumph tìm thấy chúng ở phía Đơng Ấn Độ và gọi chúng là
Ramium majus. Chỉ đến những năm cuối thế kỉ 19, hạt giống và cây của loài cây này
mới được chuyển đến hầu hết các nước khác trên thế giới và có được sự phát triển như
ngày hơm nay (Monotogomery, 1954).
Giới: Plantae
Ngành:

Magnoliophyta

Lớp: Magnoliopsida
Bộ:

Urticalesk

Họ:

Urticaceae

Chi:

Boehmeria

Lồi: B. nivea
Tên khoa học: Boehmeria nivea

Hình 2.1: Cây lá gai (Boehmeria
nivea)

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 5


GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Nghiên Cứu Khoa Học
2.1.1 Đặc điểm thực vật

Chi gai có hơn 100 lồi chủ yếu là nhiệt đới và cận nhiệt đới trong đó có một số là
cây bụi, các loại thảo mộc và cây gỗ. Lawrence (1963) báo cáo có khoảng 80 lồi của chi
này, trong khi Berger (1954) đã đề cập đến 50 loài. Các thông tin báo cáo tiếp theo cũng
ghi nhận ở Tây bán cầu (Anon, 1948) có ít nhất 13 lồi, ở Nhật Bản 40 loài (Kirby 1963),
Ấn Độ 45 loài (Hooker, 1885), khoảng 45 loài từ Ceylon (Triman, 1974) và 50 lồi từ Đơng
Á (Ridley, 1967).

Boehmeria bullata

Boehmeria caudata

Boehmeria ulmifolia

Hình 2.2: Một số loài thuộc chi gai
B. nivea đến từ miền đơng châu Á, từ Nhật Bản xuống phía đơng Trung Quốc đến
Malaysia. Linnaeaus mô tả cây này là “Urtica piyea” năm 1737 sau khi ông nhận được mẫu
vật của các nhà máy từ Trung Quốc (Luniak, 1949). Tuy nhiên, nó được đổi tên thành
“Boehmeria” bởi Gaudichaud vào năm 1826 để vinh danh George Rudolph Boehmer, một
vị giáo sư người Đức ở Wittenberg (Baily, 1949). Chi Boehmeria có hai lồi hữu ích nhất,
một trong số đó lồi B. nivea cịn được gọi là lồi gai trắng vì lớp màu trắng bên dưới bề
mặt lá là một lồi có giá trị thương mại cao. Ở Việt Nam chủ yếu là loài gai trắng này. Cây
gai chủ yếu phân bố ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam, bao gồm các tỉnh như Lào Cai, Lạng

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 6


GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Nghiên Cứu Khoa Học

Sơn, Quảng Ninh, Hà Nội… Ngoài ra, cây gai cũng phân bố ở nhiều nơi ở nước ta dưới
dạng cây trồng hoặc bán hoang dã từ bắc vào nam.

Hình 2.3: Mặt trước và mặt sau lá loài gai trắng (Boehmeria nivea)
Cây gai là cây lâu năm, đứng thẳng, thường mọc thành bụi, cao khoảng 1,5-2 m,
thân thường khơng phân cành, có đường kính từ 12-20 mm, lúc non màu xanh và có lơng
mềm, sau màu nâu nhạt và hóa gỗ.

Hình 2.4: Thân cây lá gai

Lá đơn mọc cách, cuống lá dài 6-12 cm có lơng và xuất hiện ở phần trên của thân
cây. Phiến lá có hình trứng rộng, hình tam giác đến gần trịn, có chiều rộng gần 5-13 cm và
độ dài khoảng 10-15 cm. Gốc lá hình nêm đến gần trái tim, đầu lá thường có hình mũi nhọn,

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 7


GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Nghiên Cứu Khoa Học

mép có nhiều răng cưa. Mặt trên lá có màu xanh lục sẫm và nhẵn, mặt dưới nhẵn và có các
lơng nhỏ màu trắng.
Cụm hoa hình chùy hay hình cụm mọc ở nách lá, dài 3-8 cm, mỗi nhánh mang các
cụm hoa chụm lại hay tách xa nhau. Các cụm hoa đực thường nhỏ với 3-10 hoa, cụm hoa
cái lớn hơn và thường mang 10-30 hoa. Hoa đực có cuống ngắn, bao hoa 3-5 thùy, số nhị
bằng số thùy, thường là 5 thùy. Hoa cái khơng có cuống, bao hoa hình ống, 2-4 thùy, màu
xanh nhạt, bầu chứa 1 nỗn, vịi mảnh và có lơng một phía, núm hình sợi. Hoa đực nở trước
và hoa thụ phấn nhờ gió.

Hình 2.5: Hoa lá gai, hoa cái, hoa đực
Quả bế, hình cầu đến hình trứng, đường kính khoảng 1 mm, bao bọc bởi bao hoa, có
lơng, màu vàng nâu. Hạt có kích thước rất nhỏ khoảng 7000 hạt/g và có màu nâu đen.

Hình 2.6: Quả lá gai

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 8


GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Nghiên Cứu Khoa Học

Cây gai phát triển tốt ở các khu vực có lượng mưa tốt và khí hậu ấm áp. Các điều
kiện đất và khí hậu:
Đất: đất thích hợp cho trồng cây gai là đất cát pha sét hoặc mùn hoặc rất cát, đất sét
và đất sỏi thì khơng phù hợp. Đất phải cung cấp đủ độ ẩm, thốt nước tốt, hơng ngập úng
hay lũ lụt. Độ pH của đất cho cây sinh trưởng tốt khoảng 5,5-5,6.
Khí hậu: cây gai phát triển và sinh trưởng tốt nhất ở khí hậu ấm áp, ẩm ướt, nhiệt độ
khoảng 25-30oC trong suốt màu hè và lượng mưa trung bình hằng năm từ 1500-3000 mm.
Cây thường trồng dưới độ cao 300 m trên mực nước biển. Cây gai khá nhạy cảm với sương
giá, gió mạnh. Độ ẩm tương đối khoảng 80% là tốt nhất cho giai đoạn phát triển của cây.
2.1.2 Thành phần hóa học
Bảng 2.1: Bảng giá trị dinh dưỡng cây lá gai
Chất

Hàm lượng mg/100g

Calcium (Ca)

1874

Potassium (K)

1433

Magnesium (Mg)

362

Iron (Fe)

16

α-Tocopherol

9,79

β-Tocopherol

0,18

γ-Tocopherol

1,44

Các phần trên mặt đất của lá gai có hàm lượng dinh dưỡng khá cao: trong 100g chứa
11-28g protein, ở lá protein chiếm khoảng 20-24%, 9-29g chất xơ, 15-17g chất tro. Ngồi
ra trong lá gai cịn chứa nhiều hoạt chất sinh học.
Matsuura et at., (1973) công bố các chất axit boehnic, axit palmatic, axit stearic, axit
ursolic, acid 19α-hydroxyursolic, β-sitosterol, β-sitosteryl-β-D-glucoside, vv[5]. Laranjinha
et at., (1992) công bố hai chất Chlorogenic acid và rhoifolin phân lập từ lá cây gai[9]. Liu C
et at., (2010) nghiên cứu thành phần lá gai và công bố trong lá có chứa các hợp chất: eugenyl
SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 9

Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

beta-rutinoside, uracil, beta-sitosterol glucoside, 3-hydroxy-4-methoxybenzoic acid,
cholesterol, alpha-amyrin và nonacosanol[16].
2.1.3 Công dụng cây lá gai
Cây gai được coi là một cây thuốc cổ truyền của nhiều nước châu Á. Theo Đỗ Huy
Bích và cộng sự (2004) rễ gai có vị ngọt, tính hàn, khơng độc, có tác dụng an thai, cầm
máu, lợi tiểu. Lá gai cũng có vị ngọt, tính hàn, khơng độc, có tác dụng làm mát máu, trị ho,
an thai…
Trong hệ thống y dược cổ truyền của Trung Quốc, cây gai được sử dụng như một vị
thuốc chống viêm, giảm đau, lợi tiểu, giải nhiệt, cầm máu, chất làm se, thuốc tiêu độc, ngăn
ngừa sẩy thai. Được sử dụng trong điều trị đe dọa sẩy thai, đau bụng khi mang thai, bệnh
trĩ, chốc lở… Gần đây, ở Đài Loan người ta còn dùng lá gai như một phương thuốc cho
bệnh viêm gan.
Rễ gai giã nát với rễ vông vang đắp làm cho mụn nhọt chóng mưng mủ. Lá gai dùng
riêng hoặc giã đắp với cây cứt lợn có tác dụng cầm máu, làm lành vết thương. Lá gai phối
hợp với lá vông, lạc tiên, rau má, nấu thành cao, cho thêm đường uống làm thuốc an thần
gây ngủ.
Lá gai còn được nhiều nước ở châu Á trong đó có Việt Nam sử dụng để sản xuất các
loại thực phẩm cổ truyền như bánh ít lá gai. Lá gai cũng có thể sử dụng để nấu canh vì
thành phần cây gai có khá nhiều chất dinh dưỡng.
2.2 Q trình chống oxy hóa [2, 10, 19, 20, 21]
2.2.1 Gốc tự do
Trong hóa học, gốc tự do được khái niệm là những nguyên tử, nhóm ngun tử hoặc
phân tử ở lớp ngồi cùng có những electron khơng ghép đơi. Gốc tự do có thể tồn tại độc
lập, tuy nhiên thời gian tồn tại của các gốc tự do thường rất ngắn (khoảng một phần triệu

đến một phần nghìn giây). Các electron này có năng lượng cao, rất kém bền nên dễ dàng
tham gia vào nhiều phản ứng hóa học như phản ứng oxy hóa – khử, phản ứng polymer
SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 10


GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Nghiên Cứu Khoa Học

hóa… Các gốc tự do hình thành khi có sự đứt nối đồng ly các liên kết cộng hóa trị. Q
trình này cần năng lượng. Q trình phản ứng oxy hóa khử một điện tử cũng tạo thành gốc
tự do. Ví dụ như phản ứng Fenton tạo gốc tự do HO• từ H2O2 dưới sự xúc tác của ion sắt là
một ví dụ điển hình của phản ứng oxy hóa khử một điện tử.
FC1+ + H2O2 → FC3+ + HO● + HOFC3+ + H2O2 → H+ + HOO● + FC1+
Sự hình thành gốc tự do
Các gốc tự do được sinh ra và tích luỹ trong q trình sống, chính là ngun nhân
dẫn đến bệnh tật và làm tăng tốc độ quá trình lão hố cơ thể con người. Trong q trình
phản ứng hóa học, đôi khi một electron bị kéo ra khỏi phân tử, và phân tử đó trở thành một
gốc tự do, với số điện tử lẻ. Các gốc tự do luôn tìm cách chiếm đoạt các electron của các
phân tử khác để đạt trạng thái cân bằng. Quá trình này hình thành nên một chuỗi các gốc
tự do liên tiếp nhau, gây rối loạn hoạt động của tế bào.
Các gốc tự do trong cơ thể sinh vật sinh ra có 2 nguồn gốc, đó là nguồn nội sinh và
nguồn ngoại sinh. Gốc tự do có nguồn nội sinh là các gốc tự do được chính cơ thể tạo ra.
Gốc tự do có nguồn ngoại sinh được hình thành trong cơ thể do các yếu tố ngoại lai như ô
nhiễm môi trường, tác động của tia tử ngoại trong ánh nắng mặt trời, thuốc lá, rượu, thuốc
chữa bệnh...2.2.2 Cơ chế chống oxy hóa
Hình 2.7: Ngun nhân hình
thành gốc tự do

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 11


GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Nghiên Cứu Khoa Học

Hình 2.8: Cơ chế hình thành gốc
tự do

Vai trị của gốc tự do
Khi tồn tại trong vịng kiểm sốt, các gốc tự do rất cần thiết cho các hoạt động sống
của cơ thể.
Vai trị gốc tự do trong q trình trao đổi chất và trong chuỗi hô hấp tế bào:
Hẩu hết các dạng sống đều cần đến gốc tự do cho các quá trình sống diễn ra trong
cơ thể ở mức độ vi mơ. Trong tế bào, hàng triệu phản ứng hóa học xảy ra hàng ngày để
cung cấp năng lượng cho hoạt động sống cũng như tạo nên các chất cần thiết để xây
dựng cơ thể. Trong đó, các phản ứng địi hỏi sự di chuyển điện tử là rất nhiều và nhất là
trong chuỗi hơ hấp tế bào. Q trình hơ hấp tế bào nhằm tạo ra năng lượng cho hoạt động
sống là một q trình oxy hóa – khử và gốc tự do là một sản phẩm trung gian được sinh
ra.
Vai trò của gốc tự do trong hệ thống miễn dịch:
Khi cơ thể bị các vật lạ hoặc vi sinh vật tấn công, một hệ miễn dịch chống lại các
tác nhân này là rất cần thiết. Đóng vai trị chính ở đây là tế bào lympho T và các gốc tự
do, phần lớn là các ROS được tạo bởi sự hoạt động của các đại thực bào góp phần tiêu
diệt vi sinh vật. Bên cạnh đó, các gốc tự do còn giúp quét dọn các tế bào già, chết trong
cơ thể, tạo điều kiện cho các tế bào mới phát triển. Đồng thời, các gốc tự do cịn góp

phần tiêu diệt các tế bào bất thường như tế bào ung thư.
Vai trò khác:

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 13


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Ngoài hai vai trị chính trên, gốc tự do cịn tham gia các q trình khác như đóng
vai trị truyền tín hiệu tế bào, là chất dẫn thần kinh (NO) và cần thiết cho việc hình thành
một số hormon như thyroxin.
Tác hại của gốc tự do:
Stress oxy hóa (oxidative stress): là kết quả của sự hình thành gốc tự do vượt quá
mức kiểm sốt của các hệ thống chống oxy hóa trong cơ thể. Stress oxy hóa dẫn đến hậu
quả là phát sinh nhiều loại bệnh của tuổi già như Parkinson , Alzheimer và một số bệnh
về thần kinh khác; xơ vữa động mạch, bệnh đái tháo đường, bệnh phổi, bệnh ung thư,
viêm khớp, thối hóa võng mạc, đục thủy tinh thể, suy giảm hệ thống miễn dịch, ...
Q trình peroxid hóa lipid: Sự oxy hóa được biết đến nhiều nhất là ảnh hưởng
của các gốc tự do và ROS đến sự peroxid hóa lipid. Màng tế bào giàu acid béo chưa bão
hịa nên dễ bị tấn cơng bởi tác nhân oxy hóa, q trình này gọi là sự peroxid hóa lipid.
Việc làm hư hại lipid thường được xúc tác bởi các ion kim loại chuyển tiếp làm ảnh
hưởng đến tính linh động của màng dẫn đến một số bệnh như đái tháo đường, bệnh trên
hệ tim mạch.
Làm hư hỏng protein: Protein bị peroxid hóa có thời gian tồn tại dài hơn do đó
chúng có thể khuyếch tán trong tế bào và mơ trong thời gian dài vì thế chúng có thể phản
ứng với các phân tử protein khác và khơi mào cho phản ứng dây chuyền.

Phá hủy DNA: Các gốc tự do dễ dàng tấn công ADN thông qua việc tấn công vào
nhóm đường deoxyribose và base nitơ của nhóm purin và pirimidin hình thành thể đột
biến.
Q trình lão hóa: Lão hóa là một q trình phức tạp trong đó các tổn hại do oxy
hóa đóng vai trị rất quan trọng. Các phản ứng sinh hóa bên trong tế bào tạo ra các gốc
tự do hoạt động, các gốc này nhanh chóng phản ứng với các phân tử quanh nó là nguyên
nhân chính gây xáo trộn hoạt động của các ty lạp thể, bám vào các ADN gây đột biến
bên trong các tế bào... Vì thế, các gốc tự do là nguyên nhân của sự tự hủy hoại và lão
hóa ở cấp tế bào.

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 13


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

2.2.2 Cơ chế chống oxy hóa
Chất chống oxy hóa là những chất có khả năng ngăn ngừa, chống lại và loại bỏ tác
dụng độc hại của các gốc tự do một cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Chất chống oxy hóa có
thể trực tiếp phản ứng với các gốc tự do hoạt động để tạo ra những gốc tự do mới kém
hoạt động hơn, từ đó có thể ngăn cản chuỗi phản ứng dây chuyền được khơi mào bởi các
gốc tự do.
Chất chống oxy hóa cũng có thể gián tiếp tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp
trong phản ứng Fenton hoặc ức chếcác enzym xúc tác cho các quá trình sinh ra gốc tự
do nhằm ngăn cản sự hình thành gốc tự do trong cơ thể. Có nhiều cách phân loại chất
chống oxy hóa dựa trên nguổn gốc, cấu trúc của chất chống oxy hóa. Một trong những
cách đó là dựa trên bản chất enzym hoặc không enzym của chất chống oxy hóa.

Hình 2.9: Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa
R● + AH → RH + A●
R● + A● → RA
ROO● + AH → ROOH + A●
RO● + AH → ROH + A●
RO● + A● → ROA
ROO● + A● → ROOA

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 14


Nghiên Cứu Khoa Học

GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Ngoài ra, các chất chống oxy hóa cịn bất hoạt kim loại là chất khơi mào cho các
phản ứng oxy hóa. Các chất chống oxy hóa tạo phức với kim loại chuyển tiếp trong phản
ứng Fenton hoặc ức chế enzyme xúc tác quá trình sinh ra gốc tự do nhằm ngăn cản sự
tạo thành gốc tự do trong cơ thể.
Cơ chế khơi mào các phản ứng oxy hóa của kim loại:
FC3+ + ROOH → FC1+ + ROO● + H+
FC1+ + ROOH → FC3+ + RO● + OHFC2+ +RH → FC1+ + R● + H+

Hình 2.10: Sự gắn kết kim loại của chất chống oxy hóa
2.2.3 Các chất chống oxy hóa
Chất chống oxy hóa có bản chất là enzyme
Đây là hệ thống chống oxy hóa nội sinh tồn tại trong tế bào và giữ vai trị quan

trọng trong việc duy trì sự sống. Tế bào sinh ra và lớn lên luôn bị tổn hại bởi các gốc tự
do sinh ra trong các quá trình sinh lý như hơ hấp và các bệnh lý. Chính vì thế, một hệ
thống chống oxy hóa nội sinh để bảo vệ tế bào là cần thiết. Hệ thống đó bao gồm các
enyme sau:
Superoxid dismutase (SOD):
Hiện diện trong tế bào, SOD hiện diện trong ti thể có cofactor là mangan (Mn –
SOD), SOD hiện diện trong bào tương có cofactor là kẽm (Zn – SOD). SOD ở trong dịch
tế bào chỉ có đồng tham gia vào q trình xúc tác, kẽm chỉ tham gia vào sự ổn định

SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 15


GVHD: Th.S Tạ Đăng Khoa

Nghiên Cứu Khoa Học

enzyme. SOD có nồng độ cao nhất ở gan, thận và hồng cầu, xúc tác superoxid thành
H2O2.
O2̶ ● + O2̶ ●

SO

O2 + H 2 O2

Cụ thể phản ứng như sau:
Cu2+ - SOD + O 2̶

Cu1+ - SOD + O2

Cu1+ - SOD + O2̶ + 2H+

Cu2+ - SOD + H2O2

Hydrogen peroxid được tạo thành là chất nguy hiểm trong tế bào vì nó có thể
chuyển thành gốc hydroxyl (trong phản ứng Haber – Weiss) là một trong những gốc
nguy hiểm nhất cho tế bào.
Glutathion peroxydase (GSH-Px)
Enzym phân hủy H2O2 ở các tế bào của động vật có vú chủ yếu là GSH-Px.
Glutathion (GSH) là cofactor của enzym GSH-Px. GSH là một tripeptid chứa 3 loại acid
amin là acid glutamic, cystein và glycin. GSH-Px là enzym có selen, enzym này là một
nhân tố chống oxy hóa mạnh gặp chủ yếu trong bào tương, nó ngăn cản việc hình thành
các gốc tự do tạo thành trong các quá trình tổng hợp diễn ra trong cơ thể, xúc tác sự khử
hóa của H2O2, các hydro peroxid và peroxid hữu cơ.
H2O2+ 2GSH → 2 H2O + GSSG
ROOH + 2GSH → ROH + H2O + GSSG
Với:
GSH: Glutathion dạng khử
GSSG (glutathiondisulfide): Glutathion dạng oxy hóa
Dạng oxy hóa phục hồi nhờglutathion reductase (GR) :
GSSG + NADPH + H+ 2 GSH + NADPH
GSH-Px hoạt động khi khi H2O2 ở nồng độ thấp, khi H2O2 ở nồng độ cao catalase
sẽ hoạt động. Khi H2O2 cịn lại rất ít, catalase khơng cịn tác dụng thì GSH-Px được hoạt
hóa và xúc tác phản ứng phân hủy H2O2. Điều này rất quan trọng vì phản ứng với GSHPx địi hỏi phải có cơ chất là GSH, cịn phản ứng với catalase thì khơng cần GSH, vì thế
tiết kiệm được glutathione cho cơ thể.
SVTH: Huỳnh Thị Tường Vi

Trang 16