Bộ môn Công nghệ Sinh học – Thực phẩm
Flavonoid – Vai trò và hoạt tính sinh học
Flavonoid được Albert Szent Gyorgyi (1893 – 1986) phát hiện. Ông là nhà sinh hóa nổi tiếng bậc nhất của thế kỷ 20. Khám phá cực kỳ quan trọng của Albert Szent Gyorgyi là về đặc tính của vitamin C và flavonoid. Điều đó đã giúp ông được trao giải Nobel vào năm 1937.
Ngày càng nhiều nghiên cứu đã chứng minh và khẳng định lợi ích của flavonoid – hợp chất nhiều công dụng đối với sức khỏe của chúng ta. Vậy flavonoid là gì? Vai trò của flavonoid ra sao, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu trong bài viết này.
Flavonoid là gì?
Flavonoid là các hợp chất polyphenol có trong hầu hết các loại thực vật. Theo cấu trúc hóa học, khoảng 6000 flavonoid đã được xác định và phân loại thành flavanol, flavanon, flavon, isoflavon, catechin, anthocyanin, proanthocyanidins. Tác dụng có lợi của flavonoid đối với sức khỏe con người chủ yếu nằm trong hoạt động chống oxy hóa mạnh [1]. Đã có nghiên cứu báo cáo về tác dụng ngăn ngừa hoặc trì hoãn một số bệnh mãn tính và thoái hóa như ung thư, bệnh tim mạch, viêm khớp, lão hóa, đục thủy tinh thể, mất trí nhớ, đột quỵ, bệnh Alzheimer, viêm, nhiễm trùng.
Các nguồn flavonoid tự nhiên chính bao gồm trà xanh, nho (rượu vang đỏ), táo, ca cao (sôcôla), ginkgo biloba, đậu tương, nghệ, quả mọng, hành tây, bông cải xanh. Ví dụ, trà xanh là nguồn giàu flavonoid, đặc biệt là flavonol (catechin) và quercetin. Hàm lượng catechin trong trà xanh cao hơn 4-6 lần so với chè đen. Nhiều lợi ích sức khỏe của trà xanh như là chất chống oxy hóa, chống ung thư, hạ huyết áp, kháng khuẩn, các hoạt động chống viêm [2].
Cấu trúc chung của các flavonoid là khung xương 15 cacbon, chứa 2 vòng benzen nối với nhau bằng chuỗi liên kết 3 cacbon. Do đó, chúng được mô tả là các hợp chất C6-C3-C6.
Các flavonoid được chia thành nhiều nhóm nhỏ, một số nhóm flavonoid nổi bật như: Anthocyanidin, Flavanol, Flavanone, Flavon, Flavonol, Flavonone, Rotenoid, Isoflavon, Chalcon, Auron, … Trong các nhóm nhỏ của flavonoid còn nhiều nhóm phụ hơn. Mỗi nhóm nhỏ này và mỗi loại flavonoid có những tính chất, công dụng và lợi ích riêng. Vị trí phân bố hay khả năng tập trung trong các loại thực phẩm của chúng cũng khác nhau.
Cấu trúc khung cơ bản của flavonoid và các lớp của chúng [4]
Vai trò của Flavonoid đối với thực vật
Flavonoid là sắc tố thực vật quan trọng nhất để tạo màu sắc cho hoa, tạo ra sắc tố vàng hoặc đỏ/xanh lam trong các cánh hoa được thiết kế để thu hút động vật thụ phấn.
Flavonoid có mặt trong tất cả các bộ phận của các loài thực vật bậc cao, đặc biệt là ở hoa, tham gia vào quá trình lọc tia cực tím, cố định nitơ cộng sinh và tạo sắc tố hoa. Flavonoid giữ vai trò là chất bảo vệ, chống oxy hoá, bảo tồn acid ascorbic trong tế bào, ngăn cản một số tác nhân gây hại cho cây (vi khuẩn, virus, côn trùng, …), một số còn có tác dụng điều hoà sự sinh trưởng của cây cối, các nhóm phenol của flavonoid có vai trò trong sự hòa tan các chất và di chuyển dễ dàng qua các màng sinh học. Một số có tác dụng ức chế các enzyme và chất độc của cây.
Hoạt tính sinh học của Flavonoid [3]
Flavonoid là một nhóm các hợp chất được gọi là "những người thợ sửa chữa sinh hóa của thiên nhiên" nhờ vào khả năng sửa chữa các phản ứng cơ thể chống lại các hợp chất khác trong các dị ứng nguyên, virus và các chất sinh ung thư.
- Các chất Flavonoid là những chất oxy hóa chậm hay ngăn chặn quá trình oxy hóa do các gốc tự do, có thể là nguyên nhân làm cho tế bào hoạt động khác thường. Các gốc tự do sinh ra trong quá trình trao đổi chất thường là các gốc tự do như OH•, ROO• (là các yếu tố gây biến dị, huỷ hoại tế bào, ung thư, tăng nhanh sự lão hoá, …).
- Một trong những nhóm flavonoids thực vật hữu ích nhất là proanthocyanidins (còn được gọi là procyanidins). Nhóm này mang lại rất nhiều ích lợi cho sức khỏe. Mỗi proanthocyanidins liên kết với các loại proanthocyanidins khác.
Một hỗn hợp gồm các proanthocyanidins liên kết với nhau dạng dime, trime, … polime được gọi chung là procyanidolic oligomer, gọi tắt là PCO.
Năm 1986, Jacques Masquelier là người khám phá ra các đặc tính chống ôxy hóa và thu dọn gốc tự do của PCO. Nhiều phương pháp hiện đại và phức tạp đã chứng minh hoạt động bảo vệ mạch máu của PCO và tạo cơ sở vững chắc cho việc sử dụng PCO trong điều trị các bệnh lý mạch máu. Các phương pháp này cho thấy PCO có khả năng:
+ Bắt giữ gốc tự do hydroxyl.
+ Bắt giữ lipide peroxide.
+ Làm chậm trễ đáng kể sự khởi đầu của quá trình peroxide hóa lipide.
+ Kìm giữ các phân tử sắt tự do, giúp ngăn chặn sự peroxide hóa lipide do sắt.
+ Ức chế sự sản sinh ra gốc tự do bằng cách ức chế không cạnh tranh men xanthin oxidase.
+ Ức chế sự tổn thương do các enzyme (hyaluronidase, elastase, collagenase, ...) có thể làm thoái hóa cấu trúc mô liên kết.
- Các flavonoid còn có khả năng tạo phức với các ion kim loại nên có tác dụng như những chất xúc tác ngăn cản các phản ứng oxy hoá. Do đó, các chất flavonoid có tác dụng bảo vệ cơ thể, ngăn ngừa xơ vữa động mạch, tai biến mạch, lão hoá, thoái hoá gan, tổn thương do bức xạ.
Flavonoid bắt giữ các gốc tự do gây tổn hại [3]
- 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 quýt. 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).
Tài liệu tham khảo
1. Miller, A.L. Antioxidant Flavonoids: Structure, Function and Clinical Usage.
2. Hanneken, A., et al., Flavonoids protect human retinal pigment epithelial cells from oxidative-stress-induced death. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2006. 47(7): p. 3164-77.
3. Phan Quốc Kinh (2011). Giáo trình Các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học. NXB Giáo dục Việt Nam.
4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5465813/.
5. http://cesti.gov.vn/chi-tiet/4501/khcn-trong-nuoc/nghien-cuu-mot-so-hoat-tinh-sinh-hoc-cua-flavonoid-chiet-xuat-tu-la-vai-litchi-chinesis-sonn-va-la.