Cây lúa và một số hợp chất sinh học có ích trong cây lúa

Giới thiệu về cây lúa

Lúa là một trong 5 loại cây cung cấp lương thực chính của thế giới. Là loại thực vật có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á và châu Phi. Lúa thích hợp với vùng miền có khí hậu nhiệt đới có khả năng cung cấp hơn 1/5 toàn bộ năng lượng được tiêu thụ do con người. Ngoài là nguồn cung cấp lương thực, lúa còn cung cấp nhiều sản phẩm được chế biến khác nhau như: rượu, bánh và một số loại sản phẩm khác.

Sản xuất lúa, gạo là ngành sản xuất quan trọng ở Việt Nam. Nó luôn giữ một vai trò hàng đầu trong nền sản xuất nông nghiệp. Diện tích gieo trồng, sản lượng và năng suất lúa trong 5 năm ở Việt Nam từ năm 2013 đến năm 2018 luôn được giữ ổn định ở mức cao (Bảng 1). Hàng năm, cả nước trồng gần 8 triệu hecta và rất ổn định với sản lượng trung bình 43 triệu tấn. Lúa có nguồn diện tích lớn nhất so với các cây trồng khác ở Việt Nam.

Nguồn: Tổng cục thống kê

Theo Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA), Việt Nam nằm trong top 5 quốc gia dẫn đầu về sản xuất và tiêu thụ lúa gạo và là một trong những quốc gia lớn nhất về xuất khẩu gạo vào năm 2022. Vùng ĐBSCL là một trong 3 vùng trồng lúa chủ yếu, sản xuất hơn một nửa tổng sản lượng gạo ở Việt Nam. Các giống lúa IR50404, Tài Nguyên, Hương Lài, Nàng Thơm, Nếp Tím Bạc Liêu, Huyết Rồng được trồng phổ biến ở khu vực ĐBSCL. Giống IR50404 có nguồn gốc từ Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (IRRI) và được đưa vào Việt Nam với đặc điểm hàm lượng amylose cao và tính chất bạc bụng. Trong khi đó, giống Nàng Thơm, Tài Nguyên, Hương Lài là một trong những giống lúa độc đáo của Việt Nam với đặc điểm gạo màu trắng đục, mùi thơm dịu. Nếp tím Bạc Liêu và Huyết Rồng là hai giống lúa gạo màu tím và đỏ nên khả năng sinh tổng hợp anthocyanin cao [3,4].

Các hoạt chất sinh học có ích trong cây lúa

Polyphenol

Là một nhóm các hợp chất có cấu trúc vòng benzen mang một hay nhiều nhóm thế hydroxyl đính trực tiếp trên nhân thơm, bao gồm nhiều loại như: các hợp chất phenol đơn giản và dẫn xuất (C6), acetophenon và acid phenylacetic (C6-C2), acid cinnamic và dẫn xuất (C6-C3), stilben (C6-C2-C6), chalcon và dihydrochalcon (C6-C3-C6), flavonoid và anthocyanin (C15), quinon (C6, C10, C14), betacyanin (C18), lignan và tannin.

Polyphenol 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. Khả năng chống oxy hóa của các polyphenol đã thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học. Thông thường, cơ thể chúng ta có khả năng điều hòa quá trình oxy hóa và duy trì hàm lượng gốc tự do ở mức độ cho phép nên cơ thể vẫn khỏe mạnh. Nhưng sự gia tăng đột ngột các tác động từ bên ngoài sẽ phá vỡ sự ổn định quá trình oxy hóa và khả năng tự làm sạch các gốc tự do của cơ thể, và do đó sẽ dẫn tới các tình trạng bệnh lý. Bên cạnh khả năng tự chống oxy hóa của cơ thể, từ lâu, con người đã biết và sử dụng bổ sung các vitamin A, C, E và đặc biệt là các polyphenol tự nhiên như những chất chống oxy hóa hữu hiệu.

Các đặc tính chống oxy hóa của polyphenol từ nguyên liệu thực vật đã được mô tả rộng rãi trong nhiều tài liệu. Hầu hết các nghiên cứu để chứng minh hoạt tính chống oxy hóa của polyphenol trong điều kiện in vitro là hoạt động bắt gốc tự do của chúng. Các kết quả này cho thấy chiết xuất thực vật có khả năng bảo vệ làn da chống lại các gốc oxy hóa tự do (Reactive oxygen species, ROS) bị kích thích bởi tia tử ngoại (Ultraviolet, UV). Khả năng của polyphenol hoạt động như photoprotector rất quan trọng đối với các ứng dụng trong mỹ phẩm. Các yếu tố chống nắng (Sun Protection Factor, SPF) của các chất dẫn xuất flavonoid, stilben và acid hydroxycinnamic, được xác định bởi. Tiền xử lý keratinocytes HaCaT bằng chiết xuất polyphenol hoặc phenolic làm giảm sự hình thành ROS nội bào, gây ra bởi UV hoặc hydroperoxid [5].

Anthocyanin là sắc tố thực vật tự nhiên thuộc họ flavonoid và được sử dụng rộng rãi vì các đặc tính chống oxy hóa và dược lý [6]. Các anthocyanins trong gạo hoạt động như chất chống oxy hóa, có thể ức chế tình trạng viêm, hoạt động như chất chống ung thư, thúc đẩy tuần hoàn máu, làm chậm quá trình tổn thương và lão hóa các mô, giảm cholesterol và lượng đường huyết, phòng ngừa bệnh tim mạch, cải thiện chức năng tuyến yên, ức chế tiết axit dạ dày và ức chế kết tập tiểu cầu [7,8]. Lá lúa giống gạo màu có hàm lượng anthocyanin cao hơn so với giống gạo trắng bởi đặc tính màu của chất anthocyanin [1]. Anthocyanin trong các bộ phận sinh dưỡng chủ yếu nằm trong không bào của tế bào biểu bì trên và dưới. Anthocyanin có thể được quan sát bằng mắt ở nhiều bộ phận của cây, vì sắc tố màu tím được phân bố trong các nốt, lóng, bẹ lá, phiến lá, ligules, auricles, thân và vỏ. Sự hiện diện của màu tím ở bộ phận sinh dưỡng là một kiểu hình phổ biến ở lúa địa phương; tuy nhiên, không phải tất cả các kiểu gen đều có màu tím ở cả chồi và hạt. Mặc dù anthocyanin trong các bộ phận sinh dưỡng không được sử dụng thường xuyên như trong hạt, nhưng vai trò cốt lõi của anthocyanin như một chất chống oxy hóa mạnh để loại bỏ các loại oxy phản ứng (ROS) và trong việc duy trì mô đã dẫn đến sự phát triển của các giống lúa có lá màu tím.

Axit protocatechuic là chất chuyển hóa chính của các hợp chất polyphenol phức tạp như anthocyanin và procyanidin. Axit protocatechuic có thời gian bán hủy dài trong máu ở nồng độ cao hơn các hợp chất mẹ và có thể vượt qua hàng rào máu não. Các hoạt động dược lý được báo cáo của nó là hoạt động chống oxy hóa mạnh, chống viêm, hoạt động chống tăng đường huyết, ức chế chất sinh ung thư hóa học, cảm ứng apoptosis, tác dụng chống tăng sinh ở các mô ung thư khác nhau, tác dụng giảm đau, và các hoạt động kháng virus và kháng khuẩn [9].

Bên cạnh khả năng chống oxy hóa, cũng có nhiều nghiên cứu chứng minh các hợp chất polyphenol có tính kháng khuẩn, đặc biệt là Candida (là nhóm gây bệnh nấm ở người, đặc biệt là ở những bệnh nhân suy giảm miễn dịch). Candida albicans sinh sống trên các bề mặt cơ thể khác nhau như khoang miệng, đường tiêu hóa, âm đạo và da của những người khỏe mạnh [10]. Bệnh thường xuất hiện trên những vùng cơ thể ấm và ẩm ướt. Bệnh tưa miệng là tên gọi chung của bệnh nhiễm trùng miệng do nấm Candida albicans gây ra. Bệnh nấm Candida đường sinh dục nữ hay viêm âm hộ – âm đạo là một bệnh nhiễm trùng âm đạo nội sinh do chủng nấm Candida mà chủ yếu là Candida albicans gây nên (khoảng 90%). Những vùng da thường bị nhiễm nấm Candida là những vùng da ít thông thoáng, hay ẩm ướt như: bàn tay của những người thường xuyên đeo găng tay, vành da ở gốc móng tay ở những người thường xuyên tiếp xúc với nước, khu vực da quanh háng, các nếp nhăn ở mông và các nếp da dưới ngực. Các dấu hiệu và triệu chứng của nấm Candida khác nhau tùy thuộc vào vùng nhiễm trùng. Candida có thể gây khó chịu nhưng hiếm khi đe dọa đến tính mạng. Một số dạng nhiễm nấm Candida khác có thể mang tính nghiêm trọng và cần được điều trị kịp thời. Các trường hợp này là nhiễm khuẩn huyết do nấm Candida xâm nhập vào máu.

Các chiết xuất tự nhiên có chứa acid phenolic đã chứng minh hoạt động chống nấm chống lại các loài Candida. Các dẫn xuất acid phenolic như acid gallic, caffeic, cinnamic, benzoic, protocatechuic và phenylacetic cũng có hoạt tính kháng nấm (Bảng 2).

Có nhiều giải thích cho cơ chế hoạt động kháng nấm của các hợp chất polyphenol (Hình 1). Các acid phenolic như acid ferulic và gallic làm thay đổi tính kỵ nước và diện tích bề mặt màng tế bào của vi khuẩn Gram dương và Gram âm. Một nghiên cứu tương tự chứng minh dẫn xuất acid caffeic tác động lên màng tế bào chất Candida và can thiệp vào quá trình sinh tổng hợp 1,3-β-glucan trên thành tế bào C. albicans [11].

Tác dụng có lợi của polyphenol đã thu hút sự chú ý của ngành dược phẩm và mỹ phẩm trong những năm gần đây. Kết quả là có nhiều sản phẩm chăm sóc da đã được phát triển dựa trên chiết xuất thực vật giàu polyphenol.

Chlorophyll

Chất diệp lục (chlorophyll) là sắc tố quang tổng hợp màu xanh lá cây có ở thực vật, tảo, vi khuẩn lam. Lượng chlorophyll có trong tế bào phụ thuộc vào lượng sinh khối.

Trong y học, chlorophyll được sử dụng với mục đích chữa bệnh như ngăn ngừa và điều trị ung thư, giải độc gan, kích thích hệ thống miễn dịch, kháng viêm và da phát ban, thanh lọc máu và độc tố trong cơ thể, làm sạch ruột, chữa lành vết thương. Chlorophyll có thể hình thành cấu trúc phức hợp với một số chất gây ung thư như aflatoxin B1 trong một số loại gia vị và thảo mộc, heterocyclic amine trong thịt nấu chín hoặc polycyclic aromatic hydrocacbon trong thuốc lá. Chlorophyll có thể ức chế sự tích lũy canxi oxalat dihydrate (hay sỏi thận). Chlorophyll và các dẫn xuất của nó thường được sử dụng phổ biến trong các sản phẩm dược phẩm nhằm tăng nhanh khả năng chữa lành vết thương đến hơn 25% trong một số nghiên cứu, vì chlorophyll thúc đẩy sự hình thành mô tế bào, ngăn ngừa sự xâm nhập của vi sinh vật. Việc sử dụng thuốc mỡ có chlorophyll cũng có tác dụng làm giảm đau sau vài ngày cũng như cải thiện đáng kể diện mạo của các mô bị tổn thương sau vài ngày xử lý với chlorophyll [12].

Trong thực phẩm, chlorophyll được đăng kí như một phụ gia (chất màu) với mã số E140. Chlorophyll a và các dẫn xuất của nó như pheophorbide b và pheophytin b hiện diện trong thực phẩm đóng vai trò quan trong trong phòng chống ung thư bởi hoạt tính chống oxy hóa và chống đột biến hay bẫy các tác nhân gây đột biến. Các chất dẫn xuất của chlorophyll a đã cho thấy có khả năng bắt gốc tự do hiệu quả hơn so với các dẫn xuất của chlorophyll b và chế độ ăn uống bổ sung chlorophyll có tác dụng chống oxy hóa và hoạt động antimutagenic [2].

Trong mỹ phẩm, chlorophyll có thể có hiệu quả điều trị đối với mụn trứng cá nhẹ đến trung bình. Trong một nghiên cứu thực hiện trên những người bị mụn trứng cá cho thấy có sự cải thiện của làn da khi sử dụng gel chlorophyll [13]. Chiết xuất chlorophyll có thể kháng lại nấm gây bệnh trên da, nồng độ 50% và 25% có hiệu quả chống lại C. albicans [14].

Tài liệu tham khảo

1. Tamprasit K, Weerapreeyakul N, Sutthanut K, Thukhammee W, Wattanathorn J (2019) Harvest age effect on phytochemical content of white and black glutinous rice cultivars. Journal 24:E4432. doi: 10.3390/molecules24244432.
2. Solymosi K, Mysliwa-Kurdziel B (2017) Chlorophylls and their derivatives used in food industry and medicine. Mini-Reviews in Medicinal Chemistry 17:1194-1222. doi: http://dx.doi.org/10.2174/1389557516666161004161411.
3. Tat Duyen Thu VTTL (2020) Quality management of the tai nguyen rice supply chain in the Mekong Delta, Vietnam. Cent. ASEAN Stud.
4. Lai D, Ngo T, Nguyen Q, Nguyen H, Pham D (2022) Physical and chemical properties of rice varieties grown in Mekong delta. Vietnam Journal of Science and Technology 60:767-784. doi: 10.15625/2525-2518/14447.
5. Teodoro GR, Ellepola K, Seneviratne CJ, Koga-Ito CY (2015) Potential use of phenolic acids as anti-candida agents: A Review. Front Microbiol 6:1420. doi: 10.3389/fmicb.2015.01420
6. M. Ciulu, M. de la L. Cádiz-Gurrea, and A. Segura-Carretero, (2018) Extraction and Analysis of Phenolic Compounds in Rice: A Review, Molecules, vol. 23, no. 11, p. 2890, Nov. 2018, doi: 10.3390/molecules23112890.
7. D. Li, P. Wang, Y. Luo, M. Zhao, and F. Chen, (2017) Health benefits of anthocyanins and molecular mechanisms: Update from recent decade, Crit Rev Food Sci Nutr, vol. 57, no. 8, pp. 1729–1741, May 2017, doi: 10.1080/10408398.2015.1030064.
8. W. Phonsakhan and K. Kong-Ngern, (2015) A comparative proteomic study of white and black glutinous rice leaves, Electronic Journal of Biotechnology, vol. 18, no. 1, pp. 29–34, Jan. 2015, doi: 10.1016/j.ejbt.2014.11.005.
9. Y. Semaming, P. Pannengpetch, S. C. Chattipakorn, and N. Chattipakorn, (2015) Pharmacological properties of protocatechuic Acid and its potential roles as complementary medicine, Evid Based Complement Alternat Med, vol. 2015, p. 593902, 2015, doi: 10.1155/2015/593902.
10. Huffnagle, G. B., and Noverr, M. C., (2013) The emerging world of the fungal microbiome. Trends Microbiol. 21: 334–341.
11. Ma C-M, Abe T, Komiyama T, Wang W, Hattori M, Daneshtalab M (2010) Synthesis, anti-fungal and 1,3-β-d-glucan synthase inhibitory activities of caffeic and quinic acid derivatives. Bioorganic & Medicinal Chemistry 18:7009-7014. doi: https://doi.org/10.1016/j.bmc.2010.08.022.
12. Chakraborty A, Choudhary K, Kumari M (2020) Concepts and applications of chlorophyll fluorescence: A remote sensing perspective. In: (ed)^(eds), edn., p^pp 245-276.
13. A. L. İnanç, (2011) Chlorophyll: structural properties, health benefits and its occurrence in virgin olive oils., Akademik Gida, vol. 9, no. 2, pp. 26–32, 2011.
14. Eiko MAEKAWA, Lilian; LAMPING, Roberta; MARCACCI, Sidnei; Yasunori MAEKAWA, Marcos; Giazzi NASSRI, Maria Renata; Yumi KOGA-ITO, Cristiane. (2007) Antimicrobial activity of chlorophyll-based solution on Candida albicans and Enterococcus faecalis. RSBO. Revista Sul-Brasileira de Odontologia ISSN (Versión impresa): 1806-7727.

Đăng ngày: 11/07/2023