Polyphenol là một nhóm hợp chất trao đổi thứ cấp phổ biến ở thực vật. Chúng đóng góp tới 90% tổng khả năng kháng ôxy hóa trong nhiều thực phẩm có nguồn gốc thực vật bao gồm ngũ cốc, rau, củ, quả. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc chiếu tia ultraviolet-B (UV-B, bước sóng 280-320 nm) kích thích sự sinh tổng hợp và tích tụ polyphenol ở thực vật trong giai đoạn trước và sau thu hoạch. Đến nay, cơ chế kích thích đã một phần được làm sáng tỏ, chính là sự cảm ứng các gen mã hóa cho một số enzym trong phenylpropanonid (con đường sinh tổng hợp các polyphenol ở thực vật).
Polyphenol – hợp chất trao đổi thứ cấp ở thực vật có nhiều chức năng sinh học quý
Polyphenol là một nhóm hợp chất trao đổi thứ cấp ở thực vật, rất phổ biến trong tự nhiên với hơn 10.000 hợp chất được xác định cấu trúc đến nay. Chúng có đặc điểm cấu tạo chung là chứa vòng thơm gắn với một hoặc nhiều nhóm hydroxyl, có thể ở trạng thái tự do, ester hóa hoặc gắn với các đường bằng liên kết glycosid. Polyphenol được coi là chất chống ôxy hóa tự nhiên dồi dào trong chế độ ăn uống của con người bởi lẽ chúng đóng góp tới 90% tổng khả năng chống ôxy hóa trong hầu hết các loại rau và quả.
Các hợp chất polyphenol rất đa dạng về cấu trúc và chức năng. Tùy thuộc vào mạch carbon mà chúng được phân loại thành phenolic acid, flavonoid, stilbene, lignin và tannin. Cấu trúc của các hợp chất polyphenol quyết định cơ chế và mức độ hoạt động sinh học của chúng.
Ở thực vật, các hợp chất polyphenol tạo màu cho thực vật (anthocyanin); bảo vệ thực vật trước tia cực tím chống lại sự ôxy hóa; là hợp chất tín hiệu cho sự cộng sinh giữa thực vật và vi khuẩn nốt sần; bảo vệ thực vật khỏi sự tấn công của vi sinh vật gây hại (như vi khuẩn gây thối rễ ở khoai tây); là vật liệu góp phần vào độ bền chắc của thực vật và sự thấm của thành tế bào đối với nước và không khí. Đối với thực phẩm, polyphenol quyết định hương vị của nhiều sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật. Ở mức độ nhất định, chúng tham gia vào các quá trình tạo ra các cấu tử hương mới, tạo nên các hình thơm đặc biệt cho sản phẩm. Đối với con người, polyphenol ngăn chặn nhiều bệnh mạn tính như tim mạch, ung thư, bệnh đái tháo đường, viêm khớp…, nhờ các đặc tính sinh học quý của chúng bao gồm chống ôxy hóa, viêm, kháng khuẩn… [1].
Tác dụng của việc chiếu tia UV-B đến sinh tổng hợp polyphenol ở thực vật
Bức xạ cực tím (UV) của ánh sáng mặt trời được chia thành UV-A (320-400 nm), UV-B (280-320 nm) và UV-C (dưới 280 nm), trong đó khoảng 90-95% tia UV-A và 5-10% tia UV-B chiếu được xuống trái đất, còn tia UV-C thì không vượt qua được lớp khí quyển.
Việc tiếp xúc với tia UV-B cảm ứng sự sinh tổng hợp và tích lũy các hợp chất polyphenol trong thực vật bởi lẽ các hợp chất này đóng vai trò như các chất lọc ánh sáng, hạn chế tác hại của stress ôxy hóa gây nên bởi tia cực tím. Anthocynin (polyphenol tạo màu đỏ, tím, xanh, đen cho thực vật) được tăng cường sinh tổng hợp trong ngô, gạo, táo, hoa hồng khi chiếu tia UV-B. Quả việt quất được chiếu tia UV-B trước thu hoạch ở các liều lượng khác nhau có hàm lượng anthocyanin cao hơn quả không được chiếu đến 148-167% [2].
Xem thêm: Bao nang bảo vệ các polyphenol
Hàm lượng một số flavonol như quercetin glycoside và kaempferol-3-rhamnoside trong lá cây bạch dương bạc, xúp lơ xanh, đậu xanh tăng khi lá được chiếu tia UV-B. Ở dâu tây, bên cạnh flavonol, quercetin và kaempferol, hàm lượng anthocyanin của quả tăng khi cây được chiếu tia UV-B trong quá trình phát triển. Hàm lượng một số polyphenol khác như caffeic acid, p-coumaric acid và ferulic acid trong cà chua tăng lên 20% so với mẫu đối chứng khi cà chua được chiếu tia UV-B. Coumarin và furanocumarin cũng được tích lũy mạnh trong lá cây mùi tây khi cây này được chiếu UV-B. Các hợp chất này được tích lũy tại lớp biểu bì của các tế bào tiếp xúc với tia UV-B, có tác dụng như tấm lọc ánh sáng có hại, bảo vệ các mô bên trong của rau quả [3].
Tác dụng của việc chiếu tia UV-B đến tích lũy polyphenol ở rau quả sau thu hoạch
Chiếu tia UV-B gây ra sự tích tụ của anthocyanin và làm tăng khả năng chống ôxy hóa của rau quả sau thu hoạch. S. Takshak và cộng sự (2015) [4] đã báo cáo ảnh hưởng của chiếu xạ UV-B ở liều 5 W/m2 đến sinh tổng hợp anthocyanin trong mầm củ cải và cho thấy anthocyanin bắt đầu tích lũy nhanh chóng từ 24 giờ sau chiếu xạ và tăng liên tục cho đến 48 giờ, đạt nồng độ anthocyanin cao hơn hai lần so với đối chứng (không xử lý).
Trong quả nho đen, việc chiếu tia UV-B với liều trung bình là 8,2 Ws/m2 kích thích sự tổng hợp anthocyanin trong thời gian ngắn. Trong nghiên cứu của C.T. Nguyên và cộng sự (2014) [5], quả việt quất được tiếp xúc với tia UV-B ở liều 6 kJ/m2, sau đó bảo quản ở 0°C trong 28 ngày cho thấy, trong quá trình bảo quản, hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng kháng ôxy hóa của quả việt quất xử lý bằng tia UV-B luôn cao hơn so với đối chứng.
Bên cạnh đó, hàm lượng các anthocyanin riêng lẻ tăng lên rõ rệt trong 3 giờ sau khi xử lý. Ở giai đoạn chuyển màu (độ chín S6), hàm lượng anthocyanin của quả việt quất chiếu xạ UV-B (liều 2,76 kJ/m2 trong thời gian 10 phút) tăng lên 61% so với đối chứng [6]. Các nghiên khác cũng cho thấy, khi xử lý UV-B trong thời gian 60 và 120 phút (8,2 Ws/m2 ở khoảng cách 30 cm đến quả) thúc đẩy tổng hợp anthocyanin, flavonol, hydroxycinnamic acid và hydroxybenzoic acid trong quả nho đen. Khả năng kháng ôxy hóa tăng đáng kể (21%) bởi bức xạ UV-B sau 120 phút tiếp xúc.
Bên cạnh đó, các gen và enzym tham gia quá trình sinh tổng hợp polyphenol được cảm ứng bởi việc chiếu tia UV-B. Việc tăng hàm lượng các hợp chất polyphenol khi chiếu tia cực tím được giải thích một phần do tác động của việc xử lý UV-B lên sự biểu hiện của một số gen mã hóa các enzym trong con đường phenylpropanonid (con đường chính sinh tổng hợp các polyphenol trong thực vật).
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng chiếu tia UV-B trong tăng cường sinh tổng hợp các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học đã được thực hiện tại Khoa Công nghệ thực phẩm, Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Kết quả bước đầu cho thấy, chiếu tia UV-B làm tăng hàm lượng anthocyanin, polyphenol tổng số và khả năng kháng ôxy hóa ở quả sim (Rhodomyrtus tomentosa) và trâm (Syzygium cumini) lên 10-25% so với đối chứng. Nghiên cứu đang tiếp tục được thực hiện trên một số đối tượng rau, quả khác và dược liệu nhằm mục đích ứng dụng kỹ thuật chiếu tia UV-B trong xử lý sau thu hoạch, tăng cường giá trị sinh học của rau, quả và dược liệu.
Xem thêm: Polyphenol là gì?
Hoahocngaynay.com
Nguồn: Tạp chí Khoa học & Công nghệ Việt Nam
TS Lại Thị Ngọc Hà
Khoa Công nghệ thực phẩm, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A. Kukreja, et al. (2014), “Therapeutic role of resveratrol and piceatannol in disease prevention”, Journal of Blood Disorders & Transfusion, 5, DOI: 10.4172/2155-9864.1000240.
[2] T. Li, et al. (2021), “Preharvest long-term exposure to UV-B radiation promotes fruit ripening and modifies stage-specific anthocyanin metabolism in highbush blueberry”, Horticulture Research, 8, p.12.
[3] N. Su, et al. (2015), “UV-B-induced anthocyanin accumulation in hypocotyls of radish sprouts continues in the dark after irradiation”, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 96, pp.886-892.
[4] S. Takshak, S.B. Agrawal (2016), “Ultraviolet-B radiation: a potent elicitor of phenylpropanoid pathway compounds”, Journal of Scientific Research, 60, pp.79-96.
[5] C.T. Nguyen et al. (2014), “Effect of Prestorage UV-A, -B, and -C radiation on fruit quality and anthocyanin of ‘Duke’ blueberries during cold storage”, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 62, pp.12144-12151.
[6] J. Yang, et al. (2018), “Transcriptional activation of anthocyanin biosynthesis in developing fruit of blueberries (Vaccinium corymbosum L.) by preharvest and postharvest UV irradiation”, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66, pp.10931-10942.
