Nghiên cứu đặc điểm của gen mã hóa chalcone isomerase phân lập từ cây đậu tương

1
..

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

TRẦN THỊ THANH VÂN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CỦA GEN MÃ HÓA CHALCONE
ISOMERASE PHÂN LẬP TỪ CÂY ĐẬU TƢƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Thái Nguyên - 2016
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

TRẦN THỊ THANH VÂN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CỦA GEN MÃ HÓA CHALCONE
ISOMERASE PHÂN LẬP TỪ CÂY ĐẬU TƢƠNG

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 60.42.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa ho ̣c: GS. TS. Chu Hoàng Mâ ̣u

Thái Nguyên - 2016

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




3

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) thuộc cây họ đậu (Fabaceae), là cây
trồng quan trọng không chỉ ở Việt Nam và còn xuất hiện ở gần 200 quố c gia trên
thế giới. Đậu tương là cây trồng cạn ngắn ngày , có giá trị dinh dưỡng và giá trị
kinh tế cao. Đối với nông nghiệp, đậu tương là cây trồng thân thiện với môi
trường và thúc đẩy phát triển kinh tế nông nghiệp. Đậu tương được ví như nhà
máy sản xuất đạm tự nhiên nhờ các nốt sần trong rễ cây giúp cải thiện chất lượng
đất thông qua khả năng hấp thụ nitơ tự nhiên.
Các sản phẩm từ đậu tương đã và đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế
giới. Nhiều nghiên cứu cho thấy đậu tương tốt cho sức khỏe con người nhờ có
chứa thành phần isoflavone . Isoflavone là dươ ̣c chất có nguồn gốc thảo mộc , có
thể làm giảm sự xuất hiện của một số loại ung thư, giảm các triệu chứng mãn
kinh, ngăn ngừa các bệnh về tim mạch, béo phì, lỗng xương, ngăn chặn sự gia
tăng cholesterol trong máu. Bên cạnh đó isoflavone giúp phụ nữ tăng cường chất
lượng của da, giảm được các nếp nhăn, giảm độ sâu của nếp nhăn mắt, làm cho

da săn chắc hơn nhờ tăng cường kết nối collagen, đồng thời cải thiện màu sắc và
giữ ẩm cho da.
Con đường sinh tổng hợp isoflavone ở đâ ̣u tương được biết là một nhánh
của con đường phenylpropanoid với hai enzyme chìa khóa là chalcone synthase
(CHI) và isoflavone synthase (IFS) để tổng hợp isoflavone genistein và daidzein
có khả năng chống oxi hóa mạnh nhất. Chúng được tìm thấy chủ yếu ở đậu
tương và các loại cây họ đậu khác. Tuy nhiên, hàm lượng isoflavone trong đậu
tương rấ t thấ p, khoảng từ 50 – 3000 µg/g và tồn tại ở hai dạng chính là glycoside
và aglucone. Dạng glycoside có trọng lượng phân tử lớn, chiếm tới trên 90%
isoflavone tổng số được cho là hấp thụ hạn chế trong hệ tiêu hóa người, trong
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




4

khi đó, dạng aglucone được hấp thụ nhanh hơn , nhưng hàm lươ ̣ng la ̣i rất thấp ,
chỉ chiếm từ 1% – 5% isoflavone tổng số. Chính vì vậy nghiên cứu ứng dụng
công nghệ gen vào việc cải thiện theo hướng nâng cao hàm lượng isoflavone
trong hạt đậu tương là rất cần thiết. Kỹ thuật biể u hiê ̣n gen ở thực vâ ̣t cho phép
tạo ra các dòng cây có khả năng tổng hợp isoflavone với

hàm lượng cao , tạo

nguyên liê ̣u phu ̣c vụ sản xuất các chế phẩ m sinh ho ̣c đáp ứng nhu cầu ngày càng
tăng của công tác chăm sóc và bảo vêsư
̣ ́ c khỏe con người ở nước ta.
Xuất phát từ những lý do trên , đề tài luận văn thạc sĩ đã được chúng tôi lựa
chọn và thực hiện là: “Nghiên cứu đặc điểm của gen mã hóa chalcone

isomerase phân lập từ cây đậu tương”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Phân tích được đặc điểm của gen mã hóa chalcone synthase trong con
đường sinh tổ ng hơ ̣p isoflavone phân lâ ̣p từ hai giống đâ ̣u tương khác nhau về
hàm lượng isoflavone.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Phân tích hàm lượng isoflavone trong hạt nảy mầm của ba giống đậu tương
Viê ̣t Nam là ĐT51, DT90 và DT84.
3.2. Nghiên cứu thông tin về gen mã hóa chalcone isomerase (CHI), thiế t kế că ̣p
mờ i PCR nhân gen CHI, tách dịng và xác định trình tự gen CHI.
3.3. Phân tích sự đa da ̣ng về trình t ự nucleotide và trình tự amino acid suy diễn
của gen CHI.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đậu tƣơng
Kế t quả phân tić h đă ̣c điể m của gen CHI và xác định những điểm sai khác
về trình tự nucleotide của gen

CHI và trình tự amino acid suy diễ n giữa c ác

giố ng đâ ̣u tương khác nhau về hàm lươ ̣ng daidzein và genistein là cơ sở để giải
thích mối liên quan giữa gen

CHI với hoa ̣t đô ̣ng tổ ng hơ ̣p isoflavone ở đâ ̣u

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




5

tương. Đồng thời cũng là cơ sở sử dụng đoạn mã hó a của gen CHI trong viê ̣c
thiế t kế vector chuyể n gen trong mu ̣c đić h nâng cao hàm lươ ̣ng isoflavone trong
đâ ̣u tương bằ ng kỹ thuâ ̣t chuyể n gen.
Kế t quả xác đinh
̣ hàm lươ ̣ng daidzein và genistein của các giố ng đâ ̣u tương
nghiên cứu cung c ấp dữ liệu cho chọn giống đậu tương theo định hướng nâng
cao hàm lươ ̣ng isoflavone của đâ ̣u tương.
Kết quả nghiên cứu của luận văn là tư liệu khoa học phục vụ cho mục đích
nghiên cứu và giảng dạy cơng nghê ̣ sinh ho ̣c.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




6

Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. CÂY ĐẬU TƢƠNG

1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm thực vật học của cây đậu tƣơng
Cây đậu tương hay còn được 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), đậu
tương mang bộ nhiễm sắc thể 2n=40. Cây đâ ̣u tương đươ ̣c xế p trong hê ̣ thố ng
như sau:
Giới: Plantae
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Magnoliopsida
Bộ: Fabales
Họ: Fabaceae

Phân họ: Faboideae
Giống: Glycine
Loài: Max
Cây đậu tương xuất hiện đầu tiên từ 1100 năm trước Công nguyên tại vùng
Đông Bắc Trung Quốc. Theo nhiều tài liệu đã được nghiên cứu thì cây đậu
tương có nguồn gốc từ vùng Mãn Châu phía Bắc Trung Quốc từ thời các triều
đại Phong kiến, sau đó có nhiều tài liệu cho rằng cây đậu tương được thuần hố
dưới triều đại Shang, hay cịn gọi là triều đại nhà Thương, vào khoảng thế kỉ
XVII đến thế kỉ XI trước Cơng Ngun, sau đó lại được lan truyền sang Nhật
Bản, Triều Tiên vào khoảng thế kỷ thứ VIII, và tiếp tục được lan truyền sang các
nước châu Á khác như Thái Lan, Malaysia, Hàn Quốc, Việt Nam [1].
Đến thế kỷ XVII, cây đậu tương được giới thiệu vào Châu Âu bởi các nhà
thực vật học và được đặt tên là Glycine max. Sau đó đến thế kỷ XVIII cây đậu
tương mới được du nhập vào Mỹ, nhưng có nhiều kết quả cho thấy do có sự phù
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




7

hợp về điều kiện khí hậu và đất đai nên việc trồng trọt đậu tương tại Mỹ phát
triển mạnh mẽ do đó đã cho sản lượng đậu tương tăng lên nhanh chóng, đến nay
đậu tương vẫn được coi là cây trồng chính đem lại giá trị kinh tế cao tại Mỹ và
nhiều quốc gia khác trên thế giới: Trung Quốc, Brazil... [3], [5].
Hiện nay, cây đậu tương vẫn đang là cây được trồng phổ biến ở nhiều quốc
gia trên thế giới bởi đậu tương là cây công nghiê ̣p, cây thực phẩ m đem lại giá trị
kinh tế cao nhờ sự vượt trội hơn hẳn so với các cây trồng khác bởi hàm lượng
các chất dinh dưỡng như protein, lipid cao, chứa nhiều vitamin, các khoáng chất
và nhiều hoạt chất thảo mộc có lợi cho sức khoẻ con người.

Tại Việt Nam đậu tương được ví như “vàng mọc từ đất” bởi đậu tương cho
sản lượng cao, cải tạo đất và là cây trồng xen canh gối vụ với nhiều loại cây
trồng, chứa nhiều hàm lượng protein đem lại nhiều giá trị kinh tế.
Cây đậu tương là loại cây thân thảo, bụi nhỏ và là cây hằng năm. Thân cây
mảnh, cao khoảng từ 0,8m đến 0,9 m, có lơng, cành hướng lên phía trên. Một
cây đậu tương hồn chỉnh bao gồm rễ, thân, lá, hoa, quả và hạt.
Rễ đâụ tương
Rễ đậu tương là cây rễ cọc, bộ rễ bao gồm rễ cái (rễ chính) và nhiều rễ bên
hay cịn gọi là rễ phụ, trên rễ cái mọc ra nhiều rễ phụ là các rễ phụ cấp 2 và rễ
phụ cấp 3. Trong điều kiện bình thường rễ cái ăn sâu vào đất khoảng 20-30 cm
hoặc có khi ăn sâu đến 15oCm; thông thường các rễ con tập trung nhiều nhất ở
độ sâu 6-2oCm. Bộ rễ phát triển và được chia thành 2 thời kỳ chính: (i) Thời kỳ
thứ nhất: rễ cái và rễ phụ đầu tiên phát triển mạnh và sinh ra nhiều rễ con, thời
kỳ này kéo dài từ 30-40 ngày sau mọc. (ii) Thời kỳ thứ hai: lớp rễ đầu tiên phát
triển chậm dần, rễ con không phát triển chỉ có các rễ phụ nhỏ kéo dài ra và phát
triển cho tới gần thu hoạch.
Trên rễ chính và rễ phụ có nhiều nốt sần chứa các vi khuẩn Rhizobium
japonicum sinh sống, loại vi khuẩn này có dạng hình gậy hoặc hình cầu quan sát
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




8

được dưới kính hiển vi điện tử, vi khuẩn Rhizobium japonicum sống trong lịng
đất, có khả năng cố định đạm từ khí trời, mỗi một cây họ đậu có vài trăm nốt sần
phân bố đồng đều trên các rễ, ban đầu khi mới hình thành các nốt sần có màu sữa
sau đó phát triển có màu hồng. Q trình hình thành nốt sần kéo dài 16-21 ngày,
phát triển nhiều mạnh nhất vào lúc đậu tương ra hoa và làm quả.

Giữa vi sinh vật nốt sần với cây đậu tương chúng có mối quan hệ cộng
sinh, cây cung cấp chất dinh dưỡng cho vi khuẩn hoạt động và ngược lại vi
khuẩn lại tích hợp nitơ tự do của khơng khí chuyển sang đạm hữu cơ để cây có
thể sử dụng được. Cây đậu tương càng nhiều chất dinh dưỡng cho vi sinh vật
hoạt động thì vi sinh vật càng phát triển và tích lũy đạm được càng nhiều cho cây
sinh trưởng và phát triển tốt.
Thân, cành đâụ tương
Thân cây đậu tương thuộc thân thảo có hình trịn, chia đốt, ít phân cành,
trên thân có nhiều lơng nhỏ. Thân đậu tương thường đứng hoặc có khi thân bị
hay nửa bị, khi cịn non thân có màu xanh hoặc tím, khi về già chuyển sang màu
nâu nhạt, màu sắc của thân khi còn non có liên quan chặt chẽ với màu sắc của
hoa sau này. Nếu thân lúc cịn non có màu xanh thì hoa màu trắng và nếu khi cây
cịn non thân có màu tím thì hoa màu tím đỏ. Thân cao trung bình 0,5- 1,2 m
hoặc cũng có khi cao nhất đến 1,5m, trên thân mang 14-15 lóng, các lóng ở phía
dưới thường ngắn, các lóng ở phía trên thường dài. Tùy theo giống và thời vụ
gieo mà chiều dài lóng có sự khác nhau thường biến động từ 3-10 cm. Cây đậu
tương trong vụ hè có lóng dài hơn vụ xn và vụ đơng. Chiều dài của lóng góp
phần quyết định chiều cao của thân. Thân cây đậu tương thường cao từ 0,3-1,0m.
Giống đậu tương dại cao từ 2-3m. Thực tế cũng có những giống khơng có lơng
tơ. Những giống có mật độ lơng tơ dày, màu sẫm có sức kháng bệnh, chịu hạn và
chịu rét khỏe những giống không có lơng tơ thường sinh trưởng khơng bình
thường, sức chống chịu kém. Thân có lơng tơ nhiều hay ít, dài hay ngắn, dày hay
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




9

thưa là một đặc điểm phân biệt các giống với nhau. Đốt đầu tiên của thân chính

mang hai lá mầm, đốt thứ hai lại mang hai lá đơn mọc đối diện nhau, sau đó kể
từ đốt thứ ba trở đi mỗi đốt mang một lá kép có các lá chét, các lá kép mọc đối
diện nhau. Dựa vào sự sinh trưởng và đặc điểm mà thân có các loại như sau:
Loại mọc thẳng: thân cứng, đường kính thân lớn, thân cao trung bình, đốt
ngắn, nhiều quả.
Loại bị: thân chính phân cành rất nhỏ, mềm, phủ trên bề mặt đất thành đám
dây, thân dài, đốt dài, quả nhỏ.
Loại nửa bò: là loại trung gian giữa hai loại mọc thẳng và mọc bò.
Loại mọc leo: thân nhỏ rất dài, mọc bò dưới đất hay leo lên giá thể khác.
Thân đậu tương có khả năng phân cành ngay từ nách lá đơn hoặc kép. Dựa
vào đặc tính sinh trưởng của thân cành và đặc điểm ra hoa nên có thể chia giống
đậu tương ra làm hai loại:
Sinh trưởng hữu hạn: Khi ngọn thân hoặc ngọn cành đã ra hoa thì khơng
tiếp tục sinh trưởng nữa hay cành không cao lên nữa, loại này chủ yếu được
trồng lấy để lấy hạt.
Sinh trưởng vô hạn: Khi đậu tương ra hoa kết quả và cả khi sắp chín thân
cành vẫn tiếp tục sinh trưởng, thường là loại mọc bị.
Từ lúc mọc đến khi cây có 5 lá thật (3 lá kép) khoảng 25 – 30 ngày sau
khi gieo, thân sinh trưởng với tốc độ bình thường.
Khi cây đã có 6-7 lá thật thân bắt đầu phát triển mạnh. Điểm khác biệt
của cây đậu tương với cây trồng khác là cây ra hoa rộ lại là lúc thân cành phát
triển mạnh nhất. Đây là giai đoạn hai quá trình sinh trưởng, sinh dưỡng cho nên
cần cung cấp đầy đủ dinh dưỡng tạo điều kiện cho bộ rễ phát triển thuận lợi.
Cành mọc ra từ đốt trên thân, hướng lên trên, số cành trên thân nhiều hay ít
phụ thuộc vào loại giống đậu tương, đất đai, kỹ thuật canh tác, điều kiện gieo
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

10

trồng, có những giống đậu tương chỉ có 1-2 cành hoặc có những giống khơng có
cành, cành và thân chính kết hợp với nhau tạo thành tán cây đậu tương [7], [15].
Lá đậu tương
Cây đậu tương có lá mọc cách và có 3 loại lá chính: lá mầm, lá đơn và lá
kép có nhiều hình dạng khác nhau như hình trái xoan, trứng, trịn, dài, ơ van, mũi
lá gần nhọn, khơng đều ở gốc. Mặt lá thường có nhiều lơng trắng.
Lá mầm (lá tứ 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 khô héo.
Lá nguyên (lá đơn): xuất hiện sau khi mọc từ 2-3 ngày và mọc phía trên lá
mầm. Lá đơn mọc đối xứng nhau, lá đơn to xanh bóng là lá biểu hiện cây sinh
trưởng tốt, lá đơn to xanh đậm biểu hiện của một giống có khả năng chịu rét, lá
đơn nhọn gợn sóng là biểu hiện cây sinh trưởng khơng bình thường.
Lá kép: Mỗi lá kép có 3 lá chét, cũng có thể có 4-5 lá chét. Lá kép mọc so
le, 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 lá có nhiều lơng tơ. Lá có nhiều hình
dạng khác nhau tùy theo giống. Những giống lá nhỏ và dài chịu hạn khỏe nhưng
thường cho năng suất thấp, những giống lá to chịu hạn kém nhưng thường cho
năng suất cao hơn. Nếu hai lá kép đầu to và dày thường biểu hiện giống có khả
năng chống chịu rét. Số lượng lá kép nhiều hay ít, diện tích lá to hay nhỏ chi
phối rất nhiều đến năng suất và phụ thuộc vào thời vụ gieo trồng. Các lá nằm
cạnh chùm hoa nào giữ vai trò chủ yếu cung cấp dinh dưỡng cho chùm hoa ấy.
Nếu vì điều kiện nào đó làm cho lá bị úa vàng thì quả ở vị trí đó thường bị rụng
hoặc lép. Số lá nhiều to khoẻ nhất vào thời kỳ đang ra hoa rộ. Khi phiến lá phát
triển to, rộng, mỏng, phẳng, có màu xanh tươi là biểu hiện cây sinh trưởng khoẻ
có khả năng cho năng suất cao .

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

11

Hoa đậu tương
Đậu tương là cây tự thụ phấn, có hoa mọc từ nách lá, hoa nhỏ, khơng có
mùi thơm, hoa màu trắng, tím hoặc tím nhạt xếp thành chùm hoa, mỗi chùm hoa
có từ 1-10 hoa hoặc cũng có từ 7-8 hoa, hoa dạng cánh bướm, ống đài năm cánh
khơng bằng nhau. Tràng hoa gồm cánh hoa cờ phía sau, hai cánh bên và hai cánh
thìa phía trước tiếp xúc nhau nhưng khơng dính vào nhau. Đài hoa có màu xanh,
nhiều lông. Bộ nhị gồm 10 nhị chia làm hai nhóm: nhóm 1 gồm 9 nhị và cuống
dính với nhau thành một khối; nhóm 2 chỉ có một nhụy hoa, nhụy hoa có một lá
nỗn. Vịi nhụy cong về phía nhị. 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. Giống chín
sớm sau mọc trên dưới 30 ngày đã ra hoa và giống chín muộn 45- 50 ngày mới
ra hoa. Thời gian ra hoa dài hay ngắn theo giống và theo thời vụ. Có những
giống thời gian ra hoa chỉ kéo dài 10-15 ngày. Thời kỳ hoa nở rộ thường từ ngày
thứ 5 đến ngày thứ 10 sau khi hoa bắt đầu nở. Hoa trong đợt rộ mới tạo quả
nhiều, còn trước và sau đợt hoa rộ thì tỷ lệ đậu quả thấp. Điều kiện thích hợp cho
sự nở hoa là ở nhiệt độ 25-28oC, ẩm độ khơng khí 75- 80%, ẩm độ đất 70- 80%.
Cây đậu nành cho nhiều hoa nhưng tỷ lệ hoa không thành quả chiếm 20- 80%.
Quả và hạt đậu tương
Hình dáng quả đậu tương là loại quả thẳng hoặc hơi cong, bề ngồi vỏ quả
ráp có nhiều lơng, khi chín đa số màu vàng hoặc xám. Hạt có hình trịn, dẹt, bầu
dục...bề mặt ngồi chỉ có một lớp vỏ mỏng bao quanh một phơi lớn. Vỏ hạt nhẵn
[2]. Quả thõng, hình lưỡi liềm, gân bị ép, trên quả có nhiều lơng mềm màu vàng,
thắt lại giữa các hạt. Quả đậu tương thuộc loại quả giáp. Mỗi quả có từ 1- 4 hạt.

Vỏ quả đậu tương có 3 lớp: biểu bì, hạ bì và lớp nhu mô bên trong. Do vỏ của lớp
tế bào mơ dậu có lớp cutin che phủ nên sự trao đổi khí khơng xảy ra, sự trao đổi
khí giữa phôi và môi trường qua rốn hạt. Những mảnh của nội nhũ bị ép chặt vào
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




12

vỏ hạt. Lớp ngoài nội nhũ gọi là lớp aleuron gồm những tế bào hình lập phương
nhỏ chứa đầy đạm. 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 khơng có nội nhũ
mà chỉ có một lớp vỏ bao quanh một phôi lớn. Trong hạt, phôi thường chiếm
2%, 2 lá tử diệp chiếm 90% và vỏ hạt 8% tổng khối lượng hạt. Hạt có nhiều hình
dạng khác nhau như hình cầu, dẹt, dài và oval. Ở hạt trưởng thành, đầu của rốn
là lỗ noãn, lỗ này được bao phủ bởi một lớp màng. Ở đầu kia của rốn là rãnh
nhỏ. Màu sắc, kích thước, khối lượng, rốn hạt khác nhau đặc trưng cho từng
giống, khối lượng hạt trung bình khoảng 200-400mg/hạt [3], [4], [7].
Về sinh thái học , nhiệt độ thích hợp ở giai đoạn nẩy mầm và giai đoạn cây
con từ 24 - 30oC, độ ẩm ở giai đoạn nẩy mầm 80% nhưng đến giai đoạn cây non
độ ẩm lại giảm xuống 50 - 60%. Nhiệt độ 24 - 34oC 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 cịn 20 25oC 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.

1.1.2. Tình hình sản xuất đậu tƣơng trên thế giới và ở Việt Nam
Hiện nay trên thế giới đậu tương là cây trồng đứng thứ tư sau cây lúa mỳ,
cây lúa nước và cây ngơ. Thống kê diện tích, năng suất, sản lượng đậu tương từ
2011-2014 theo FAO được thể hiện bảng 1.1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




13

Bảng 1.1. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới
Chỉ tiêu

Diện tích

Năng suất

Sản lƣợng

(triệu ha)

(tạ/ha)

(triệu tấn)

2011

103,60

25,29

262,04

2012

106,62

23,74

253,14

2013

111,63

24,91

278,09

2014

117,71

26,20

308,43

Năm

Nguồn: FAOSTAT database

Bảng 1.1 cho thấy về diện tích, năng suất đậu tương trên thế giới trong 4
năm gần đây hầu như không biến động hoặc biến động rất ít. Sản lượng tăng ở
năm 2013 và năm 2014. Đặc biệt so với năm 2011, năm 2014 tăng 17,7%, so với
năm 2012 tăng 21,8%.
Đậu tương được coi là cây trồng mang tính chiến lược của nhiều Quốc gia:
Trung Quốc, Thái Lan, Mỹ, bên cạnh đó đậu tương có khả năng thích nghi rộng
nên được trồng ở nhiều vùng khác nhau tập trung nhiều nhất ở Châu Mỹ và Châu
Á. Sản phẩm của đậu tương chủ yếu là hạt, trong các loại cây lấy dầu hạt đậu
tương chứa một lượng dầu khá lớn do đó cây đậu tương được trồng khá phổ
biến. Một trong những nước có nền kinh tế phát triển trên thế giới như Mỹ,
Brazin... cũng tập trung vào việc trồng các giống đậu tương, cùng với Brazin,
Argentina và Trung Quốc đã chiếm 90 - 95% tổng sản lượng đậu tương trên toàn
thế giới. Riêng tại Mỹ chiếm 50% tổng sản lượng đậu tương trên tồn thế giới.
Theo Tổ chức Nơng lương Liên hiệp quốc FAO toàn thế giới đến năm 2011 sản
lượng đậu tương đạt 262,04 sau đó do mở rộng diện tích trồng cây đậu tương vào
năm 2014 toàn thế giới cho sản lượng đạt 308,43 triệu tấn tăng 46,39 triệu tấn so
với năm 2011. Bên cạnh đó cây đậu tương có thể trồng được trên nhiều vùng đất
khác nhau như ven nhà, sườn đồi, ven suối, trong vườn… có thể nói rằng đậu
tương có khả năng thích nghi rộng ở Châu Mỹ, Châu Á, Braxin, Achentina, cùng
với sự phát triển của nền nông nghiệp sản lượng đậu tương ngày càng tăng lên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




14

nhanh chóng và phát triển mạnh ở khu vực Châu Á, theo kết quả nghiên cứu của
nhiều nhà khoa học trên thế giới nhận thấy cây đậu tương đã có những đóng góp
nhất định vào nền kinh tế quốc dân nên đã có rất nhiều nước đã tập trung vào
đầu tư mở rộng diện tích để trồng cây đậu tương nhằm làm tăng năng suất.
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất đậu tương của bốn nước đứng đầu về năng suất
trên thế giới
Năm 2011
Q́ c
gia

Năm 2012

Năm 2013

Năm 2014

Diện

Năng

Sản

Diện

Năng

Sản

Diện

Năng

Sản

Diện

Năng

Sản

tích

suất

lượng

tích

suất

lượng

tích

suất

lượng

tích

suất

lượng

(triệu

(triệu

(tạ/ha)

(triệu

(triệu

(tạ/ha)

(triệu

(triệu

(tạ/ha)

(triệu

tấn)

ha)

tấn)

ha)

tấn)

ha)

(triệu (tạ/ha)
ha)

tấn)

Mỹ

29,85

28,19

84,19

30,79

26,64

82,05

30,70

29,14

89,48

33,61

32,13

108,01

Brazil

23,96

31,21

74,81

24,97

26,36

65,84

27,86

29,32

81,69

30,27

28,65

86,76

78,89

18,36

14,48

67,50

19,33

13,05

66,00

18,93

12,50

6,73

18,12

12,20

Achentina 18,74

26,07

48,87

17,57

22,81

40,10

19,41

25,39

49,30

19,25

27,73

53,39

Trung
Quốc

Nguồn: FAOSTAT database

Đậu tương là cây trồng không những mang lại hiệu quả kinh tế, cải tạo đất
mà đậu tương cịn có khả năng thích ứng rộng nên đã được trồng phổ biến ở hầu
khắp mọi nơi trên thế giới, nhưng tập trung nhiều nhất ở châu Mỹ và châu Á. Từ
sau năm 1997 đến những năm gần đây, sản xuất đậu tương trên thế giới liên tục

tăng lên cả về diện tích sản xuất và sản lượng.
Áp dụng những tiến bộ khoa học vào việc cải tạo và nâng cao chất lượng
cây trồng, các cây trồng biến đổi gen đã được trồng ở rất nhiều nước trên thế giới
bởi đậu tương biến đổi gen cho năng suất, hàm lượng cao, đồng thời chống chịu
được với các điều kiện bất lợi của mơi trường: nóng, lạnh, chịu hạn và chịu được
thuốc diệt cỏ.…
Tại Việt Nam hiện nay đậu tương đã có những đóng góp to lớn trong
ngành cơng nghiệp: là ngun liệu của ngành cơng nghiệp chế biến cao su nhân
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




15

tạo, sơn, mực in, xà phòng, chất dẻo, tơ nhân tạo, chất đốt nóng, dầu bơi trơn,
chế tạo làm nến, xà phịng... Đối với nơng nghiệp: đậu tương được dùng để làm
thức ăn gia súc theo ước tính cứ 1kg hạt đậu tương tương đương với 1,38 đơn vị
thức ăn chăn ni, để làm thức ăn tươi bên cạnh đó cịn sử dụng tồn bộ các bộ
phận thân, lá, quả, hạt vì nó có thành phần dinh dưỡng khá cao như N: 6,2%,
P2O5: 0,7%, K2O: 2,4%. Trồng cây đậu tương cịn có tác dụng cải tạo đất: đậu
tương là cây luân canh cải tạo đất tốt, 1ha trồng đậu tương nếu sinh trưởng tốt để
lại trong đất từ 30-60kg N, góp phần tăng năng suất cả hệ thống cây trồng và giảm
chi phí cho việc bón N. Thân lá đậu tương dùng bón ruộng hay phân hữu cơ rất tốt
bởi hàm lượng N trong thân chiếm 0,05 %, trong lá chiếm 0,19% [1], [8]. Do đó
đậu tương được sử dụng nhiều làm thức ăn cho người và gia súc.
Nước ta cây đậu tương được trồng ở nhiều vùng sinh thái với nhiều điều
kiện khí hậu khác nhau, đậu tương được trồng ở miền Bắc chiếm khoảng 70%,
miền Nam chiếm khoảng 30%, với đặc điểm cây đậu tương được trồng ở những
vùng đất khơng cần màu mỡ trong đó vùng đồng bằng sơng Hồng có diện tích

trồng đậu tương lớn nhất cả nước với 73.400 ha chiếm 38% diện tích cả nước,
các vùng Đông Bắc (24,9%), Tây Nguyên (12,7%), Tây Bắc (10,7%), đồng bằng
sông Cửu Long (8,4%). Các vùng Bắc Trung Bộ, duyên hải Nam Trung Bộ và
Đông Nam Bộ diện tích chỉ có vài nghìn ha. Cây đậu tương được trồng như cây
trồng chính hoặc cây trồng xen vào nhiều thời điểm khác nhau trong năm nên có
cả vụ xuân, vụ hè và vụ đơng [1].
Hiện nay diện tích sản xuất đậu tương của cả nước đang có xu hướng tăng
lên tuy nhiên sản lượng đậu tương tăng không đáng kể và không ổn định. Đến
năm 2011 tại Việt Nam bắt đầu sản xuất đậu tương trên quy mô công nghiệp tuy
nhiên sản lượng vẫn cịn có phần hạn chế, nhằm giải quyết tình trạng thiếu hụt về
các sản phẩm đậu tương nước ta cũng đã phải nhập khẩu một lượng khá lớn các
sản phẩm về đậu tương nhằm cung cấp cho các ngành công nghiệp, ngành chế
biến thức ăn gia súc, nuôi trồng thủy hải sản, riêng năm 2013 trong tổng số 13,4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




16

triệu tấn thức ăn chăn ni cho gia súc thì đậu tương chiếm gần 3,5 triệu tấn và
cũng năm 2013 Việt Nam phải nhập khẩu 556 nghìn tấn đậu tương từ Mỹ. Trong
khu vực ASEAN Việt Nam là nước đứng thứ 3 về diện tích trồng đậu tương sau
một số nước như Lào, Campuchia, Thái Lan, tuy nhiên năng suất vẫn cịn rất thấp.
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất đậu tương ở Việt Nam
Chỉ tiêu

Diện tích

Năng suất

Sản lƣợng

(nghìn ha)

(tấn/ha)

(nghìn tấn)

2011

181,1

1,47

266,9

2012

120,8

1,45

175,3

2013

117,8

1,43

168,4

2014

120

1,47

176,4

2015

130

1,48

192,4

Năm

Nguồn: Tổng cục thống kê

Do điều kiện thời tiết không thuận lợi nên trong năm 2013 sản lượng đậu
tương của Việt Nam giảm 3% so với năm 2012 xuống còn 168 nghìn tấn, quy
mơ sản xuất cịn nhỏ lẻ nên sản lượng đậu tương vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu
trong cả nước. Từ năm 2008 do vẫn phải nhập một sản lượng đậu tương vào Việt
Nam nên sản lượng tăng lên 267,6 nghìn tấn, đến năm 2011 đậu tương đã được
trồng rộng rãi, phổ biến trên cả nước nhưng đến năm 2013 sản lượng đậu tương
nước ta giảm 3% so với năm 2012, xuống cịn 168 nghìn tấn. Theo Thơng tư số

08/2013/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy đinh
̣ trình tự , thủ
tục cấp và thu hồi Giấy chứng nhận an toàn sinh học đối với cây trồng biến đổi
gen từ đó cho phép người nông dân được phép trồng các loại cây biến đổi gen

,

tuy nhiên đến nay việc khảo sát vẫn chưa được tiến hành đối với cây đậu tương,
cũng trong danh mục đối với cây ngơ đã hồn thành việc khảo nghiệm vào năm
2012 và từ đó cho đến nay cây ngơ được canh tác thương mại tại Việt Nam do đó
sản lượng các giống ngơ ln cao hơn so với giống đậu tương.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




17

1.1.3. Thành phần dinh dƣỡng trong hạt đậu tƣơng
Trong hạt đậu tương có chứa đầy đủ các thành phần dinh dưỡng: protein,
lipid, các loại muối khống..., trong đó hàm lượng protein chiếm từ 38- 40%,
lipid chiếm từ 15- 20%, hydrat cacbon từ 15- 16% và nhiều muối khoáng, nước
chiếm khoảng 8%, các chất vơ cơ khoảng 5%, các muối khống Na, K, Ca, S,
P, Mg, Fe.
Đậu tương có chứa thành phần dinh dưỡng cao, là thức ăn bổ dưỡng có
thể thay thế các loại thịt, cá, trứng. Hàm lượng protein có trong đậu tương trung
bình khoảng 35- 45% và cao gấp đôi so với các loại đậu khác. So với thịt động
vật, đậu tương có nhiều chất dinh dưỡng hơn: 100 gr đậu tương có 411 calo; 34
gr đạm; 18 gr béo; 165mg calcium; 11mg sắt; trong khi đó thịt bị có 165 calo,
21gr đạm; 9gr béo; 10mg calcium và 2,7 mg sắt [6], [8], [15].

Hạt đậu tương có 3 bộ phận: vỏ hạt chiếm 8% trọng lượng hạt; phôi chiếm
2% và tử diệp chiếm 90%. Tùy thuộc vào điều kiện đất đai, thời tiết, mùa vụ mà
thành phần dinh dưỡng trong hạt đậu tương có thể thay đổi [1], [2], [5].
Protein và các amino acid
Protein có trong đậu tương chiếm khoảng 38-40% hoặc có lồi hàm lượng
protein trong đậu tương chiếm đến 50%, có những sản phẩm được chế biến từ
đậu tương cho hàm lượng protein lên đến 90-95%, đây là nguồn cung cấp
protein có giá trị cao cho con người. Các nhóm Protein đơn giản như albumin: 68%; globulin: 25-34%; glutelin: 13-14%. Protein của đậu tương khơng có
Cholesteron, dễ tiêu hóa, dễ tan trong nước và chứa nhiều loại acid amin không
thay thế cần thiết cho cơ thể sống như: leucine chiếm 8,4%, isoleucine: 5,8%,
methionine chiếm 1,4%; valine: 5,8%, tryptophan: 1,1%, phenylalanine: 3,8%,
threonine: 4,8%, lysine: 6,0%. Hàm lượng của các chất amino acid này tương
đương với hàm lượng của các chất amino acid có trong trứng gà, đặc biệt hàm
lượng Trytophan gần gấp đôi so với hàm lượng chứa trong trứng gà [8].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




18

Lipid
Hàm lượng lipid trong đậu tương khoảng 15-20% hoặc có thể đạt tới 23%.
Trong hạt đậu tương hàm lượng các chất béo cao hơn nhiều lần so với các loại
thực vật cung cấp dầu. Lipid của đậu tương chứa một tỷ lệ các acid béo chưa no
cao như: acid oleic chiếm 25- 36%, acid linoleic: 52 -65% và acid linolenoic: 2 3% đây là những loại không thể thiếu đối với cơ thể [15]. Ngồi ra cịn chứa các
acid béo no chứa nhiều giá trị dinh dưỡng cao: acid panmitic: 6- 8%; acid
stearic: 3-5%; acid arachidoic: 0,1-1,0%.
Đặc biệt trong dầu đậu tương cịn chứa lecinthin có tác dụng làm cho cơ thể
trẻ lâu, tăng cường trí nhớ, có khả năng tái sinh các mô cơ, xương và tăng cường

sức đề kháng cho cơ thể.
Glucid trong đậu tương chiếm khoảng 22-35,5%, gồ m hai loại tan và không
tan trong nước . Hạt đậu tương có P 2O5 chiế m 0,6-2,18%; K2O: 1,91-2,64%;
CaO: 0,23- 0,63%; MgO: 0,22- 0,55%; SO3: 0,41- 0,44; Na2O: 0,38%; Cl:0,025
và các chất khác : 1,17%. Về vitamin, hạt đậu tương chứa các vitamin tan trong
nước: vitamin B1, vitamin B2, vitamin B3, vitamin B6, vitamin PP và các
vitamin tan trong dầu: vitamin A, vitamin D, vitamin E, vitamin K.
Ngoài ra trong hạt đậu tương khơ chứa khoảng 5% khống, với các nguyên
tố khoáng đa lượng như muối của K chứa 2%, P: 0,65%, Mg: 0,24%, S: 0,45%,
Ca: 0,23%, Na: 0,38%; Cl và những nguyên tố khoáng vi lượng gồm có: Cu, Zn,
Fe, Co, Pb, I, Se, Mn, Cd,… Hàm lượng trung bình của các ngun tố khống đa
lượng chiếm từ 0,2-2,1% cịn hàm lượng của những ngun tố khống vi lượng
chiếm 0,01-140 ppm [15].
Ngoài ra trong hạt đậu tương cịn có các chất có hoạt tính sinh học , như
isoflavone, saponin, lecithin, trypsin inhibitor, lectins, phytosterol.
Isoflavone có rất nhiều các tác dụng sinh học đã và đang được nghiên cứu
để đưa vào ứng dụng trong thực tiễn. Theo các kết quả nghiên cứu trong 100 g
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




19

đậu tương có đến 33 -38 gam chất đạm. Khi cơ thể người đặc biệt nam giới khi
sử dụng lượng đạm có trong đậu tương giúp tăng cường cơ bắp. Trong q trình
tiêu hóa các sản phẩm của đậu tương, đường ruột tiết ra chất kìm hãm hoạt động
của hoocmon gây ung thư tuyến tiền liệt và hói đầu. Isoflavone giúp ngăn ngừa
ung thư tuyến tiền liệt ở nam giới, giúp nâng cao và cải thiện chất lượng tinh
trùng ở nam giới. Isoflavone có tác dụng chống oxy hóa, làm bền vững màng tế

bào nơi dễ bị peroxyd hóa gây ra các rối loạn làm hủy hoại tế bào [5], [29]. Tác
dụng trên mạch máu, làm tăng tính thấm của mao mạch. Do đó 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 [5]; tác dụng chống độc, giảm
tổn thương và bảo vệ, giải độc gan [7]. Một số nghiên cứu cho thấy đã có tác
dụng để điều trị viêm gan, xơ gan, bảo vệ tế bào gan như cây Actiso, cây Bụt
dấm…[5]. Tác dụng chống viêm, có thể sử dụng để điều trị ban đỏ, viêm da, tổn
thương da và màng nhầy trong trường hợp điều trị xạ trị [5]. Isoflavone có tác
dụng làm tăng biên độ co bóp và tăng thể tích phút của tim, làm hồi phục tim khi
bị gây ngộ độc bởi chloroform, quinin, methanol [5]. Ngồi ra cịn có tác dụng
chống kết tập tiểu cầu [7], [29]. Đặc biệt, các dẫn chất thuộc nhóm isoflavonoid
có tác dụng như estrogen, điề u này được giải thích là do sự gần nhau về mặt cấu
trúc với diethylstilbestrol [5]. Ngồi ra cịn có các tác dụng chống co thắt các tổ
chức cơ nhẵn như túi mật, ống dẫn mật, phế quản, tác dụng thông tiểu, chống
loét dạ dày [5]. Các nghiên cứu còn chỉ ra tác dụng chống ung thư, ức chế sự
phát triển tế bào ung thư của genistein [29], tăng tuần hoàn não và điều trị trĩ.
Một số isoflavone như daidzein được dùng để tăng cường tuần hoàn, chống nấm,
kháng khuẩn, chống virus [7].
Saponin: chiếm một lượng 0,1-0,3% saponins. Có 3 nhóm saponins đậu
tương được phát hiện là: Saponins A,Saponins B, Saponins E. Saponins có tác

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




20

dụng 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.
Lecithin (phosphatidyl choline): chiếm khoảng 0,5- 1,5%. Lecithin là một
nguồn quan trọng của choline. Lecithin tham gia sự trao đổi chất, xây dựng cấu
trúc tế bào có tác dụng 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.
Trypsin inhibitor: Có 2 loại chất ức chế trypsin được phân lập ra từ đậu
tương là: Kunitz trypsin inhibitor và Bowman-Birk (BB) inhibitor, có khả năng
ức chế enzyme trypsin trong cơ thể người, riêng BB inhibitor cịn 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.
Lectin ( hoặc gọi hemagglutinins), lectins rất tốt cho sức khỏe như: làm
giảm lượng insulin trong máu, giảm suy thoái của gan và thận.
Phenolic acid: có tác dụng phịng ngừa sự tấn cơng của các tế bào ung thư.
Omega - 3 fatty acid: là chất béo khơng bão hồ có khả năng làm giảm
luợng cholesterol xấu LDL và làm gia tăng lượng cholesterol tốt HDL trong máu.
Phytosterol: Hạt đậu tương chứa khoảng 0,3-0,6 mg/g là phytosterols, trong
đó stanol chiếm khoảng 2%. Có 3 nhóm phytosterols chính đó là Campesterol,
-sitosterol và stigmasterol. Các phytosterol có khả năng làm giảm hàm lượng
cholesterol trong máu, giảm nguy cơ về các bệnh tim mạch, làm giảm sự phát
triển của các bướu ung thư kết tràng, chống lại ung thư da.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




21

1.2. ISOFLAVONE VÀ CHU TRÌNH CHUYỂN HĨA ISOFLAVONE
TRONG ĐẬU TƢƠNG
1.2.1. Hợp chất isoflavone trong đậu tƣơng
Isoflavone có nguồn gốc từ các loài thực vật khác nhau nhưng tập trung
chủ yếu ở các giống đậu tương. Có thể nói hợp chất isoflavone được ví như
phytoestrogen do nó có tác dụng như estrogen. Đây chính là tác dụng nổi bật của
nhóm isoflavone. Trong tự nhiên, daidzein và genistein là hai chất quan trọng
nhất, chiếm phần lớn trong tổng số các isoflavone nên chúng được coi là đối
tượng chính trong nghiên cứu hiện nay. Isoflavone khơng chỉ có trong các dược
liệu mà có trong các loại thực phẩm cung cấp trong các bữa ăn hàng ngày của
con người. Đậu tương là loại thực phẩm tập trung chứa nhiều hàm lượng
isoflavone nhất và đã được người dân thường xuyên sử dụng, chế biến dưới
nhiều dạng khác nhau.
Do sự tương đồng về cấu trúc hóa học nên isoflavone có thể can thiệp vào
hoạt động của estrogen trong cơ thể người. Tùy thuộc vào thụ quan estrogen trên
các tế bào mà isoflavone có thể làm giảm hoặc kích hoạt các hoạt động của
estrogen. Isoflavone dạng tự do có 3 loại genistein, daidzein và glycitein
(isoflavone aglucone). Genistein và daidzein là hai hợp chất isoflavone tự nhiên
đang được nghiên cứu vì lợi ích sức khỏe đáng kể mà nó đem lại, hai hợp chất
này chiếm phần lớn trong tổng số các isoflavone. Ngoài dạng isoflavone tự do
trong hạt đậu tương cịn có isoflavone dạng liên hợp glucoside, glucoside acetyl
và dạng malonyl. Theo FDA thì tổng hàm lượng daizdein và genistein chiếm
khoảng từ 93% đến 98% isoflavone tổng số . Khi ha ̣t đậu nảy mầm lượng
isoflavone đạt tới đỉnh điểm. Isoflavone có thể làm giảm sự xuất hiện của một số
loại ung thư, chống viêm nhiễm, giảm các triệu chứng mãn kinh, ngăn ngừa các
bệnh về tim mạch và có thể tác động tích cực đến q trình sinh lý khác.
Khi so sánh thành phần isoflavone trong phôi , lá mầm, vỏ hạt và hạt đậu
tương nhóm các nhà khoa ho ̣c Hàn Quốc đã thông báo kết quả tổng tỉ lệ trung
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

22

bình của isoflavone là 2887 μg/g trong phơi, 575 μg/g trong hạt, 325 μg/g trong
lá mầm và 33 μg/g trong vỏ hạt. Họ cũng đã phân tách được 12 đồng phân
isoflavone trong 90 phút/mẫu thí nghiệm [7]. Trong hạt đậu tương các aglucone
chiếm một lượng nhỏ , bao gồ m sissotrin , ononin; các dẫn xuất acetyl của βglucozit: 6’-acetylsissotrin, 6’-acetylononin; các dẫn xuất malonyl của βglucozit: 6’-malonylsissotrin, 6’-malonylononin [10].
Theo các kết quả nghiên cứu trong năm 2005, các nhà khoa học Brazil đã
tiến hành phân tích 18 mẫu đậu tương. Kết quả cho biết isoflavone trong đậu
tương là một hợp chất phenolic gồm có: aglucone (daidzein, genistein và
glycitein), ß - glucoside (genistin, daidzin, glycitin), ß - glucoside kết hợp với
nhóm malonyl ( 6’ - O - malonyldaidzin, 6’ - O - malonylgenistin và 6’ - O malonylglycitin), ß - glucoside kết hợp với nhóm acetyl (6’ - O - acetyldaidzin, 6’
- O - acetylgenistin và 6’ - O - acetylglycitin).
Tiếp sau đó các nhà khoa học Bồ Đào Nha cũng đã sử dụng các phương
pháp sắc kí lỏng cao áp HPLC/DAD và phổ UV để xác định thành phần của
isoflavone trong 40 mẫu hạt đậu tương, kết quả nghiên cứu cho thấy trong hạt
đậu tương các aglucone chiếm một lượng nhỏ, hợp chất chính trong hạt đậu
tương là các dẫn xuất malonyl và dẫn xuất axetyl của ß - glucoside.
Đến năm 2006 các nhà khoa học Hàn Quốc đã thực hiện một nghiên cứu so
sánh thành phần isoflavone trong phôi, lá mầm, hạt và vỏ hạt đậu tương. Kết quả
nhận được, tổng tỉ lệ trung bình của isoflavone là 2887μg/g trong phôi, 575μg/g
trong hạt, 325μg/g trong lá mầm, 33μg/g trong vỏ hạt. Các nhà khoa học cũng
đã phân tách được 12 đồng phân isoflavone bằng phương pháp sắc kí HPLC PDA [19]. Cấu trúc cơ bản của isoflavone gồm 2 vòng bezen: A và B nối với
một dị vòng pyron [32].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

23

Hình 1.1. Cấu trúc hố học của các aglucone
OH
OH
HO

O
OH

HO
O

O

O

Daidzin
OH

OH
HO

OH

O

OH

HO
O

O

O

Genistin

Hình 1.2. Cấu trúc hố học của các ß-Glucoside
Phần lớn các isoflavone trong đậu tương là ở dạng glucoside như genistin,
daidzin, glycitin. Tuy nhiên, dạng isoflavone này có hoạt tính sinh học thấp hơn
so với dạng aglucone (genistein, daidzein, glycitein).
Ribeiro và cs 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 q trình nảy mầm. Enzyme này cắt liên kết β-glucoside
trong phân tử genistin, loại đi phân tử glucose để chuyển thành genistein [24].
1.2.2. Chu trình chuyển hóa isoflavone
Isoflavone được tổng hợp từ một nhánh của con đường trao đổi chất
phenylpropanoid (Hình 1.4). Tiền thân của con đường là một amino axit Lphenylalanine, mà bước khởi đầu là loại bỏ đi nhóm amin để tạo ra axít cinnamic
qua các enzym lyase phenylalaninen ammonia (PAL). Trong phản ứng thứ hai và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




24

thứ ba, cinnamate 4-hydroxylase (C4H) và 4 coumarate CoA ligase (4CL)
chuyển đổi thành axit cinnamic p-coumaryol CoA. Các enzym quan trọng đầu
tiên để tổng hợp flavonoid là chalcone synthase (CHS) và chalcone isomerase
(CHI), trong đó chuyển đổi chalcone thành flavone và chalcone reductase (CHR)
là cần thiết cho sự hình thành daidzein và glyceollins. Sau đó, enzym isoflavone
synthase (IFS) tham gia xúc tác cho con đường sinh tổng hợp isoflavone. Đây là
enzym đầu tiên chuyển đổi isoflavone và các sản phẩm isoflavone trong con
đường sinh tổng hợp isoflavone [15]. Như vâ ̣y , trong con đường chu yể n hóa
tổ ng hơ ̣p isoflavone, có hai enzyme quan trọng nhất và được coi như enzym chìa
khóa trong con đường sinh tổng hợp isoflavone ở cây đậu tương là chalcone
isomerase (CHI) và isoflavone synthase (IFS) [14].

Hình 1.3. Sơ đồ một phần của con đường phenylpropanoid [21].
Các chất trung gian và các enzym tham gia vào quá trình tổng hợp isoflavone. Mũi
tên nét đứt đại diện cho nhiều bước
; mũi tên liề n đại diện cho các bước kế iết p
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




25

1.2.3. Isomerase chalcone (CHI) và gen CHI
Isomerase chalcone (CHI) là enzyme thứ hai trong con đường sản sinh
flavonoid và xúc tác chuyển đổi 1 chalcone  1 flavanone – là nguyên liệu để
tạo ra flavonoid và isoflavonoid [8]. Enzym CHI phân lập từ thực vật không
thuộc cây họ đậu không thể sử dụng isoliquiritigenin như một chất nền vì vậy
CHI được phân thành hai loại chính là loại I và loại II [16]. Loại I, CHI có thể
xúc tác cho 6-hydrox-chalcone tạo thành (2S)–flavonoid hoặc (2S)–5desoxidation flavonoid. Loại I, CHI đã được tìm thấy trong hầu hết các loại thực

vật cả thực vật họ đậu cũng như không thuộc họ đậu có thể kể đến như lúa mạch,
Arabidopsis và lúa [6]. Loại II, CHI chủ yếu tìm thấy trong cây họ đậu có thể
xúc tác cho cả 6-hydrox-chalcone và 6-deoxidation-chalcone vào (2S)-flavonoid
hoặc (2S)-5-desoxidation flavonoid [9].
Kết quả nghiên cứu năm 1994, Heather và Ann H đã phân lập được hai gen
CHI ký hiệu là CHI1, CHI2 với kích thước lần lượt là 666 bp và 845 bp từ
cDNA của cỏ linh lăng (Medicago sativa L.) [13]. Sau đó Grotewold và Peterson
đã phân lập được gen CHI từ cây ngô và thấy rằng các gen mã hóa một sản phẩm
ZmCHI1 có trọng lượng phân tử là 24,3 kDa. Gen CHI1 ngô này có cấu trúc
phân đoa ̣n và gờ m 4 exon [11]. Năm 2003, Norimoto và cs đã phân lập được 3
gen: CHI1, CHI2 và CHI3 từ cDNA của cây Lotus japonicus và công bố trên
GenBank; gen CHI1 mang mã số AB054801, chiều dài 681 bp, mã hóa cho
chuỗi polypeptide 226 amino acid (24,4 kDa); gen CHI2 mang mã số
AB054802, chiều dài 666 bp, mã hóa cho chuỗi polypeptide 221 amino acid
(23,9 kDa) và CHI3 với mã số AB073787, chiều dài 678 bp, mã hóa cho 225
amino acid (24,2 kDa) [20]. Năm 2005, Ralston đã phân lập gen CHI1A từ
mRNA cây đậu tương và thấy gen có chiều dài 1157 bp, mã hóa cho 128 amino
acid [22]. Đến năm 2010, Soderlund cũng đã phân lập được 1 gen CHI1 từ
mRNA của cây ngô với chiều dài 1080 bp [27]. Terai và cs đã nghiên cứu phân
lập được gen CHI từ cDNA của cây sắn dây Pueraria lobata với kích thước gen
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN